Brevet FR2522088A1 — publié le 19830826

_ 2522088 La présente invention concerne un boulon d'ancrage à expansion com portant une tige d'ancrage essentiellement cylindrique et un fourreau expan- sible entourant une partie rétrécie périphérique de la tige d'ancrage présen tant un contour conique s'élargissant en partie dans la direction d'enfonce- ment, le fourreau expansible ayant une forme essentiellement cylindrique creuse et, le c 8 té intérieur du fourreau expansible comportant une zone espacée radialement de la partie rétrécie pour former un affaiblissement de section agissant comme une zone de rupture imposée. Des boulons d'ancrage à expansion du type défini ci-dessus sont très utilisés car ils ont une structure peu coûteuse et sont caractérisés pe une simplicité de pose Le domaine d'application est très vaste Comme matériau récepteur, on peutciter principalement du béton ayant classiquemer une grande résistance. Dans des boulons d'ancrage à expansion de ce type, le fourreau expansible entourant la tige d'ancrage dans la zone de la partie rétrécie ei radialement élargi pour assurer un ancrage A cet effet, le fourreau expan- sible comporte une fente s'étendant sur toute sa longueur Pour obtenir un élargissement radial aussi uniforme que possible, le fourreau expansible esi en outre pourvu d'un affaiblissement de section placé en regard de la fente et qui a pour fonction de créer une zone de rupture imposée lors du processi d'expansion. L'opération de mise en place s'effectue en introduisant le boulon d'ancrage à expansion par la zone portant le fourreau expansible dans un tri cylindrique du matériau récepteur En exerçant ensuite une traction dirigée vers l'arrière de la tige d'ancrage, par exemple à l'aide d'un écrou qui es vissé sur un filetage de la partie de tige d'ancrage dépassant du matériau récepteur et qui s'appuie sur le matériau récepteur, il se produit une pénétration du contour conique de la partie rétrécie dans le fourreau expan sible maintenue auxiliairement par rapport au matériau récepteur, par exemp par serrage On engendre ainsi une tension radiale qui doit provoquer une rupture de l'affaiblissement de section A la rupture, les secteurs en form de demi- coquille du contour conique du boulon d'ancrage, qui sont maintenan séparés l'un de l'autre par la traction qui continue às'exercer sur le boul d'ancrage, sont appliqués contre la paroi du trou. Comne l'expérience l'a montrée, la zone de rupture imposée ne réagit cependant pas correctement avec ces boulons d'ancrage à expansion I fourreau expansible reste dans ce cas en une seule pièce lors de l'enfonces du contour conique de la partie rétrécie La surface périphérique du fourr E expansible est déviée, à mesure que l'ouverture du fourreau expansible auge -2 2522088 de façon uniforme, vers la paroi du trou, surtout dans la zone de la péri- phérie qui est située entre la fente et l'affaiblissement de section Cela a également pour conséquence une répartition non-uniforme de la pression. Dans des matériaux récepteurs durs, comme du béton classique, on ne peut obtenir, du fait de l'application seulement partielle des forces par rapport à l'aptitude d'absorption de forces du matériau récepteur, que des valeurs d'ancrage relativement faibles Par suite de cette caractéristique de répartition de pression, on ne peut obtenir, même lors de la mise en place du boulon d'ancrage à expansion dans des matériaux récepteurs ayant une résis- tance plus faible que celle du béton classique en ce qui concerne la capacité prédéterminée d'absorption de forces du boulon d'ancrage à expansion, qu'un faible degré d'ancrage La répartition de pression nonuniforme provoque dans ce cas une sollicitation excessive localisée du matériau récepteur de sorte qu'il se produit dans de nombreux cas une rupture de la zone de retenue qui est déterminante pour le degré d'ancrage. L'invention a pour but de créer un boulon d'ancrage à expansion qui soit simple à-mettre en place, qui soit caractérisé par un accrochage uniforme sur la paroi d'un trou et qui permette d'obtenir en conséquence de hauts degrés d'ancrage dans des matériaux récepteurs de résistances différentes. Selon l'invention, ce but est atteint en ce qu'il est prévu dans la zone de l'affaiblissement de section une saillie dépassant du contour exté- rieur cylindrique du fourreau expansible. Avantageusement, il est prévu une ou plusieurs saillies en forme de bossages le long de l'affaiblissement de section sur le contour extérieur cylindrique du fourreau expansible Les saillies de la cheville expansible engagée dans le trou s'appliquent contre la paroi de ce trou Par engagement progressif du contour conique de la partie rétrécie dans le fourreau expan- sible, les saillies exercent obligatoirement une poussée orientée radialement contre l'affaiblissement de section, de sorte qu'il se produit correctement une rupture de ce dernier Les secteurs de fourreau créés de cette manière sont appliqués, à mesure que progresse l'élargissement du fourreau expan- sible, uniformément contre la paroi du trou Cela provoque un accrochage uniforme de l'ensemble de la périphérie du boulon d'ancrage à expansion sur la paroi de trou. Lors de la mise en place du boulon d'ancrage à expansion dans du béton dur classique, on peut obtenir, du fait de la répartition de pression sur une grande surface, un degré d'ancrage comparativement plus élevé Dans des matériaux récepteurs de faible résistance, la répartition uniforme de pression permet d'obtenir une force d'expansion supérieure, ce qui crée à nouveau des degrés d'ancrage comparativement élevés. -3 2522088 Lorsque l'affaiblissement de section s'étend sur la totalité ou si une grande partie de la longueur du fourreau, la saillie est disposée de préférence le long de l'affaiblissement de section. Une saillie s'étendant de façon continue sur toute la longueur de l'affaiblissement de section augmente la sécurité de rupture de la partie rétrécie ou de la zone de rupture imposée sur toute sa longueur Après la rupture de la partie rétrécie, son volume de matière pénètre en même temps que la saillie dans le volume libre en forme de fente qui existe entre les secteurs du fourreau La saillie n'altère alors pas l'accrochage de la péri- phgrie du fourreau sur la paroi du trou. On obtient une meilleure tenue du fourreau expansible sur la tige d'ancrage lorsque ledit fourreau n'est pas fendu longitudinalement Avanta- geusement, il est prévu dans ce cas sur le fourreau expansible deux affaibli sements de section qui sont placés dans des positions diamétralement opposé& et qui sont associés à des saillies Cet agencement permet de créer, par rupture des parties rétrécies, à nouveau deux secteurs de fourreau, de sort E qu'on obtient une répartition de pression très uniforme sur la surface péri- phérique, essentiellement cylindrique du fourreau expansible. La saillie peut s'étendre sur toute la largeur, orientée dans la direction périphérique, de la zone formant l'affaiblissement de section et qui est espacée radialement de la partie rétrécie Avantageusement, l'affai- blissement de section est créé par un profilage La transition anguleuse entre la zone refoulée et la zone de section non-déformée constitue ainsi lú zone d'affaiblissement. Selon une variante de l'invention, la saillie est agencée sous la forme d'une nervure de plus petite largeur que l'affaiblissement de section, ou bien sous la forme de la zone constituant l'affaiblissement de section et espacée radialement de la partie rétrécie Ce profilage facilite la rupture de l'affaiblissement de section Ce dernier est en outre avantageusement profilé de manière que son épaisseur soit différente le long de la p 9 riphéri du fourreau expansible De cette manière, on peut contrôler à volonté l'ar- rachement de la zone de rupture imposée en relation avec un agencement et ut disposition correspondants de la nervure. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le fourre expansible est divisé en secteurs par des articulations prévues à chaque foi entre deux saillies adjacentes et comportant un axe de pivotement orienté parallèlement à l'axe du fourreau Après la sollicitation des zones de rupture imposées pendant l'opération de mise en place, les parties de coquil ainsi créées peuvent être déformées dans une large mesure par les articula- tions, de sorte qu'en pratique, on obtient une application circulaire uni- _ 4 _ 2522088 forme et idéale de la paroi du fourreau contre la paroi du trou. Les articulations peuvent être créées par des zones du fourreau qui sont accrochées l'une dans l'autre Par liaison à encliquetage des parties d'articulation, on peut ainsi conserver une sécurité d'accrochage de l'arti- culation après terminaison de l'éclatement de la zone de rupture imposée, cet agencement d'articulation permettant en outre un montage simplifié du fourreau expansible lors de la fabrication de la cheville expansible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limi- tatif, en référence au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue en élévation d'un boulon d'ancrage à expan- sion prêt à la pose, La figure 2 en est une vue en coupe agrandie, suivant II-II de la figure 1, La figure 2 a est une vue en coupe agrandie suivant II-II de la figure 1, du boulon d'ancrage à expansion mis en place, La figure 3 est une coupe détaillée, analogue à la figure 2, d'un boulon d'ancrage à expansion dont le fourreau expansible est agencé autre- ment, La figure 4 est une coupe détaillée, analogue à la figure 2, d'un boulon d'ancrage à expansion comportant à nouveau un autre agencement du fourreau expansible, La figure 5 est une coupe détaillée, analogue à la figure 2, d'un boulon d'ancrage à expansion comportant un agencement encore différent du fourreau expansible, La figure 6 est une vue détaillée du fourreau expansible représenté sur la figure 5, cette vue étant faite dans la direction de la flèche VI de la figure 5. Le boulon d'ancrage à expansion représenté sur la figure 1 se compose d'une tige d'ancrage désignée dans son ensemble par 1 et d'un fourreau expansible désigné dans son ensemble par 2. La zone de la tige d'ancrage 1 placée du côté d'enfoncement compor- te une partie périphérique rétrécie 3 dont la zone orientée dans la direction d'enfoncement est pourvue d'un contour conique 4 s'élargissant dans la direc- tion d'enfoncement La partie de la tige d'ancrage 1 qui est opposée à l'ex- trémité d'enfoncement est pourvue d'un filetage 5 destiné à recevoir un écrou (non représenté). Le fourreau expansible 2 se compose, comme le montre la figure 2, de deux moitiés 6, 7 qui sont assemblées l'une avec l'autre par l'intermé- diaire de deux affaiblissements de section 8, 9 Les affaiblissements de -5 2522088 section 8, 9 agissant comme des zones de rupture imposée, sont créés par des rainures 11, 12 de section droite rectangulaire qui sont orientées longitu- dinalement sur le côté intérieur du fourreau expansible 2 La profondeur de rainure augmente sur leur largeur dans une des directions périphériques du fourreau expansible 2, de sorte que l'épaisseur résiduelle a dans la zone d'une des moitiés de fourreau 6 est plus petite que l'épaisseur résiduelle b dans l'autre moitié de fourreau 7 La surface périphérique des moitiés de fourreau 6, 7 comporte, dans la zone des affaiblissements de section 8, 9, des saillies se présentant sous la forme de nervures 13, 14 orientées lon- gitudinalement Chaque moitié de fourreau 6, 7 est divisée longitudinalement dans sa zone de sommet, les parties en forme de secteur ainsi créées s'accro- chant l'une dans l'autre par l'intermédiaire d'articulations désignées dans leur ensemble par 15, 16 A cet effet, les zones extrêmes, mutuellement adjacentes et s'étendant le long du plan de division, des parties en forme di secteurs, sont pourvues de nez 15 a, 15 b; 16 a, 16 b. Pour la mise en place du boulon d'ancrage à expansion, celui-ci es engagé par la zone portant le fourreau expansible 2 dans un trou 17 (cf. figure 2 a) ménagé au préalable dans un matériau récepteur 18 de façon à ne pas avoir une grosseur bien supérieure à celle du diamètre de la tige d'an- crage Les nervures 13, 14 du fourreau expansible 2 dépassent non seulement de sa périphérie extérieure mais également légèrement de celle de la tige d'ancrage 1 Les nervures 13, 14 s'accrochent par conséquent, lors de l'enfo cement du boulon d'ancrage à expansion, dans la paroi du trou 17, et elles créent ainsi une fixation préalable dans le matériau récepteur 18. Pour faciliter l'engagement du fourreau expansible 2 dans l'embou- chure du trou 17, les nervures 13, 14 comportent un chanfrein 19 orienté dan la direction d'enfoncement. La tige d'ancrage 1 du boulon d'ancrage à expansion engagée dans 1 trou est ensuite tirée, à l'aide de l'écrou précité, dans un sens opposé à I direction d'enfoncement par application dudit écrou contre le matériau récel teur 18 La partie de contour conique 4 pénètre alors dans le fourreau expar sible 2 fixé axialement au préalable dans le matériau récepteur 18 et elle commence à élargir radialement ledit fourreau Les nervures 13, 14 qui sont placées radialement l'une au-dessus de l'autre soumettent alors les zones de rupture imposée 8, 9 à une pression croissante à laquelle ne peut plus résii ter la petite épaisseur résiduelle a au bout d'une petite fraction de la course d'expansion -il se produit un éclatement des affaiblissements de section 8, 9, comme le montre la figure 2 a Les nervures 13, 14, et les parties de paroi du fourreau expansible 2 qui les portent, pénètrent alors dans le volume libre créé par les rainures 11, 12. -6 2522088 Un mouvement additionnel de retrait de la tige d'ancrage I provoque également une pénétration additionnelle du contour 4 dans le fourreau expan- sible 2 Les moitiés de fourreau 6, 7 sont ainsi plus écartées radialement en direction de la paroi du trou 17 ménagé dans le matériau récepteur 18 Les articulations 15, 16 permettent alors un mouvement de pivotement des moitiés de fourreau 6, 7 et par conséquent l'adaptation de leur diamètre au diamètre d'expansion de la tige d'ancrage, qui s'élargit lors du processus de traction vers l'intérieur du contour conique 4. La surface périphérique extérieure des moitiés de fourreau 6, 7 s'applique par conséquent suivant un cercle complet contre la paroi du trou 17 et elle crée ainsi l'accrochage uniforme qui est essentiel pour obtenir un haut degré d'ancrage. Le mode de réalisation représenté en détail sur les figures 3 à 6 se différencie de celui de la figure I en ce qui concerne l'agencement du fourreau expansible, et pour cette raison seul le fourreau expansible a été pourvu de nouvelles références numériques. Sur la figure 3, le côté intérieur du fourreau expansible désigné dans son ensemble par 21 s'applique contre la partie rétrécie 3 Par un pro- filage approprié, on crée un affaiblissement bilatéral de section 22, sur toute la largeur duquel s'étend une saillie 23. Dans le mode de réalisation de la figure 4, on crée sur le fourreau expansible 24 un affaiblissement de section 25 par profilage d'une zone en forme de dent de scie La partie dorsale de cette zone constitue une saillie 26 qui assure la rupture de l'affaiblissement de section 25 dans des condi- tions d'expansion. Le mode de réalisation de la figure 5 est semblable à celui de la figure 4 Dans ce cas également, le fourreau expansible désigné dans son ensemble par 27 comporte une saillie 28 en forme de dent de scie qui est créé par profilage Cette saillie est reliée, par l'intermédiaire de deux affai- blissements de section 29 placés du côté de l'extrémité -la figure 6 repré- sente un des deux affaiblissements avec l'autre partie du fourreau expan- sible 27. Avantageusement, chacun des fourreaux expansibles représentés sur les figures 3 à 6, comporte, d'une manière analogue à celui des figures I à 2 a, deux saillies placées dans des positions diamétralement opposées Du point de vue fonctionnel, ce qui a été décrit pour les figures I à 2 a s'ap- plique également. -7 2522088 REVENDICATIONS 1 Boulon d'ancrage à expansion comportant une tige d'ancrage, essentiellement cylindrique et un fourreau expansible entourant une partie rétrécie périphérique de la tige d'ancrage présentant un contour conique s'élargissant en partie dans la direction d'enfoncement, le fourreau expan- sible ayant une forme essentiellement cylindrique creuse et le côté intérieu: du fourreau expansible comportant une zone espacée radialement de la partie rétrécie pour former un affaiblissement de section agissant comme une zone di rupture imposée, caractérisé en ce qu'il est prévu dans la zone de l'affai- blissement de section ( 8, 9; 22, 25, 29) une saillie ( 13, 14; 23, 26, 28) dépassant du contour extérieur cylindrique du fourreau expansible ( 2; 21, 24, 27). 2 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la saillie ( 13, 14; 23, 26, 28) est disposée, dans le sens longitudinal du fourreau, le long de l'affaiblissement de section ( 8, 9; 22: , 29). 3 Boulon d'ancrage à expansion selon l'une des revendications 1 ot 2, caractérisé en ce qu'il est prévu deux affaiblissements de section ( 8, 9; 22, 25, 29) placés dans des positions diamétralement opposées et qui sont associés à des saillies ( 13, 14; 23, 26, 28). 4 Boulon d'ancrage à expansion selon la revendication 2, carac- térisé en ce que la saillie est agencée sous forme d'une nervure ( 13, 14) ayant une largeur plus petite que l'affaiblissement de section ( 8, 9). Boulon d'ancrage à expansion selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le fourreau expansible ( 2) est divisé er secteurs par des articulations ( 15, 16), prévues respectivement entre deux saillies adjacentes ( 13, 14; 23, 26, 28) et dont les axes de pivotement sont orientés parallèlement à l'axe du fourreau.