Brevet FR2548717A1 — publié le 19850111

La présente invention concerne un procédé pour la réalisation d'un ancrage de précontrainte par filage d'un manchon en acier sur une âme métallique de forme allongée et ayant une section sensiblement ronde. Dans la technique de fabrication des pièces en béton précontraint, la pièce en béton à précontraindre est soumise à une compression par des vérins qui prennent appui sur le béton et qui tirent sur une ou plusieurs barres métalliques ou un ou plusieurs cables métalliques passant à travers une ou plusieurs 10 gaines noyées dans le béton, les barres métalliques ou les cables métalliques étant ensuite bloqués par des ancrages sur le béton. Dans certaines techniques connues pour la réalisation des ancrages, un manchon métallique est ancré au moins à l'une des extrémités de chaque câble ou de chaque barre métallique par -filage à travers une filière, afin de former une tête d'ancrage capable de venir en butée sur une plaque d'appui, cette dernière prenant elle-même appui sur le béton dans le cas d'un ancrage mort ou pouvant être raccordée au vérin de traction dans le cas d'un ancrage actif ou mobile Il va de soi que l'ancrage entre 20 le manchon métallique et le câble ou la barre métallique doit être capable de résister aux efforts intenses de traction auxquels le cable ou la barre est soumis en service, en général plusieurs dizaines de tonnes- force (une tonne-force vaut 0,98 103 da N),voire plus de 100 tonnes-force, sans que le 25 manchon métallique glisse ou se détache du câble ou de la barre métallique Parmi les procédés connus pour réaliser un tel ancrage par filage d'un manchon en acier sur une barre ou sur un câble métallique, on utilise généralement un manchon ayant un diamètre intérieur plus grand que le diamètre extérieur de la barre ou du câble métallique sur lequel le manchon doit être ancré, et on interpose entre le manchon et le câble ou la barre soit un insert métallique, rainuré intérieurement et rendu rugueux extérieurement par striation ou par molletage, soit un ressort hélicoidal à spires jointives en acier trempé. Dans les deux cas-, l'insert métallique ou le ressort hélicoidal est en une matière qui a une dureté plus grande que celle du manchon (la dureté du manchon devant être relativement faible pour permettre son filage à travers une filière) et que celle de 10 la barre ou du câble métallique Ainsi, lors du filage du manchon, l'insert métallique ou-le ressort hélicoidal s'incruste dans la surface extérieure de la barre ou du câble métallique et il assure l'ancrage entre le manchon et le câble ou la barre Toutefois, pour réaliser un ancrage du type décrit ci-dessus, ayant une résistance à la rupture donnée, il était jusqu'à présent nécessaire d'utiliser un manchon et un insert métallique ou un ressort hélicoïdal ayant une longueur relativement grande D'après les essais effectués par la demanderesse, ceci peut être expliqué de la manière suivante En ce qui concerne les ancrages avec insert métallique, ce dernier diminue le volume efficace de la matière du manchon qui participe à l'ancrage, de sorte que cette diminution de volume doit être compensée par une augmentation de la longueur du manchon En ce qui concerne les ancrages avec ressort hélicoïdal, il a été 25 constaté que les spires du ressort ont tendance à s'incliner ou à se coucher pendant l'opération de filage du manchon et le ressort s'imprime ou s'incruste de façon plus ou moins régulière dans la surface extérieure de la barre ou du câble métallique, ce qui diminue l'efficacité de l'ancrage. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé pour la réalisation d'un ancrage de précontrainte par filage d'un manchon en acier sur une âme métallique, permettant, à longueurs égales du manchon, d'améliorer l'efficacité de l'ancrage entre le manchon et l'âme métallique, c'est-à-dire 35 d'augmenter sa résistance à la rupture par rapport aux ancrages antérieurement connus, ou, à résistancesà la rupture égales,d'utiliser un manchon ayant une longueur plus faible que dans les ancrages antérieurement connus. 2548717. 2 5 4 8 7 1 7. A cet effet, le procédé de la présente invention est caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un manchon ayant un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de l'âme métallique et à exécuter un rainurage ou indentation 5 dans la surface intérieure du manchcn avant d'ancrer ce dernier sur l'âme métallique, de façon connue, par filage à travers une filière. De préférence, l'opération de rainurage consiste à exécuter un filetage Le profil du filet peut avoir toutes formes désirées, bien qu'une forme triangulaire ou trapézoidale 10 soitpréférée De préférenoe, la surface intérieure du manchon et son rainurage sont soumis à un traitement thermique superficiel propre à augmenter la dureté du rainurage et à lui donner une valeur supérieure à celle de l'âme métallique, bien qu'un tel traitement thermique ne soit pas absolument indispensable si 15 le câble ou la barre métallique a une dureté inférieure ou égale à celle du manchon Comme on le verra plus loin, le traitement thermique superficiel peut être conduit de manière à obtenir ou bien une profondeur de trempe uniforme sur toute la longueur axiale de la surface intérieure du manchon, ou bienuneprofon20 deur de trempe qui croit depuis une extrémité du manchon jusqu'à son autre extrémité. La supériorité de l'ancrage obtenu par le procédé de la présente invention par rapport aux ancrages antérieurement connus peut s'expliquer par le fait qu'une plus grande quantité 25 de la matière du manchon participe à l'ancrage, de sorte que, à résistances égales à la rupture, il devient possible de réduire la longueur du manchon ou, à longueurs égales du manchon, on obtient une plus grande résistance à la rupture. A résistances égales à la rupture, il en résulte une diminution 30 de la longueur du manchon et, par suite, une diminution de la longueur de l'ancrage de 40 à 50 % et une économie de matière de 30 à 35 % Il en résulte également une économie du temps d'usinage, puisqu'il n'y a plus qu'une seulepièce à usiner au lieu de deux. On décrira maintenant, à titre d'exemple, un mode de réalisation de la présente invention en faisant référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 montre, en partie en coupe axiale et en partie en élévation un manchon métallique utilisable dans le procédé de la présente invention. Les figures 2 et 3 montrent, respectivement en coupe axiale et en vue de dessus,un appareillage pour le traitement thermique du manchon de la figure 1. La figure 4 montre le manchon placé sur un câble, juste avant que l'ensemble manchon-câble soit passé à travers une filière. Le manchon 1 représenté sur la figure 1 a une surface extérieure cylindrique 2 terminée par deux chanfreins 3 et 4, et une surface cylindrique intérieure rainurée 5 Le chanfrein 4 peut avoir par exemple une pente de 45 , tandis que le chanfrein 3 a une pente d'environ 8030 ' correspondant à la pente de 15 l'orifice d'entrée 6 de la filière 7 utilisée pour le filage du manchon 1 sur le câble 8 (figure 4) Le rainurage de la surface cylindrique intérieure 5 peut être par exemple un filetage dont 'le filet a un profil triangulaire et s'étend hélicoidalement sur toute la longueur axiale de la surface 20 cylindrique intérieure 5 du manchon 1. Comme cela est montré en 9 par des hachures serrées dans les figures 1-et 4, la surface cylindrique intérieure 5 du manchon 1 et son rainurage sont traités par un traitement thermique propre à leur conférer une dureté supérieure à celle 25 du câble 8 A cet effet, comme montré dans les figures 2 et 3, le manchon 1 est placé dans un mors de serrage 11 relié à des moyens d'entraînement (non montrés) aptes à le faire tourner autour de son axe 12 comme indiqué par la flèche F dans la figure 3 Un inducteur 13 du type à haute fréquence, par exemple 30 un inducteur de marque "PARTIOT", est placé en position excentrée à l'intérieur de l'alésage du manchon 1 à faible distance de la surface cylindrique intérieur de ce dernier A son extrémité inférieure, l'inducteur 13 est pourvu de buses permettant de projeter sur la surface cylindrique intérieure du manchon 1 un liquide de trempe, comme cela est schématisé par les jets 14 dans la figure 2 A son extrémité supérieure, l'inducteur 13 est relié à une tige creuse 15, à travers laquelle se fait l'alimentation en courant de l'inducteur 13 et l'alimentation en liquide de trempe des buses susmentionnées La tige 15 est reliée à des moyens d'entraînement (non montrés) permettant de la déplacer parallèlement à l'axe 12 comme indiqué par la flèche G dans la figure 2 La vitesse de déplacement de la 5 tige 15 peut être constante pour obtenir une profondeur de trempe uniforme sur toute la longueur de la surface cylindrique intérieure du manchon 1, ou elle peut être variable pour obtenir une profondeur de trempe qui croît d'une extrémité à l'autre de la surface cylindrique intérieure 5 du manchon 1 comme cela 10 est plus particulièrement visible dans la figure 1 Dans le deuxième cas, la vitesse de déplacement de la tige 15 et, par suite, de l'inducteur 13 est de préférence réglée de telle façon qu'elle décroisse de manière uniforme sur la majeure partie de la longueur du manchon 1 à partir de l'extrémité inférieure de celui-ci (vue dans la figure 2), c'est-à-dire à partir de son extrémité destinée à être engagée la première dans la filière 7, puis de telle façon qu'elle décroisse de plus en plus rapidement vers l'extrémité opposée du manchon. Dans ces conditions, on obtient un profil de trempe tel que 20 celui qui est représenté par la ligne en tirets 16 de la figure 1 Un tel profil de trempe permet d'obtenir, après passage de l'ensemble manchon 1 et câble 8 à travers l'orifice 17 de la filière 7 un ancrage entre le manchon 1 et le câble 8 iont la force d'ancrage augmente depuis l'extrémité gauche jusqu'à l'extrémité droite du manchon 1 (vu dans les figures 1 et 4). A titre d'exemple, on a indiqué dans le tableau ci-dessous les caractéristiques dimensionnelles des manchons de deux ancrages de précontrainte ayant une résistance à la rupture de 25,7 tonnes-force ( 26, 95 103 da N) dans le cas d'un ancrage antérieurement connu avec interposition d'un ressort entre le manchon et le câble et dans le cas d'un ancrage de la présente invention avec un manchon fileté intérieurement, respectivement. 10 Dimensions du manchon Ancrage conventionnel Ancrage avec avec ressort manchon fileté avant O extérieur 37,5 mm 37,5 mm filage O intérieur 18 mm 16 mm longueur 50 mm 30 mm après O extérieur 32 mm 32 mm filage longueur 62 mm 37 mm Dans les deux cas, le câble était constitué par un toron ayant un diamètre extérieur de 15,2 mm, composé de six fils en acier ayant chacun un diamètre de 5 mm, entourant un fil central en acier ayant diamètre 5,2 mm Le câble avait donc une section d'acier de 139 mm 2 Les sept fils étaient en unacier clair ayantune 20 résistance à la rupture de 180 kg/mm 2 (environ 180 da N/mm 2). Dans les deux cas le manchon était en acier 35 CD 4 ayant une résistance à la rupture de 90 kg/mm 2 (environ 90 da N/mm 2) et une dureté ROCKWELL C de 27/29 HRC Dans les deux cas, l'orifice d'entrée 6 de la filière 7 avait une pente de 8 o 30 ' et une 25 longueur de 30 mm, son orifice 17 avait un diamètre de 31,8 mm et une longueur de 5 mm, et son orifice de sortie avait un diamètre de 32 mm et une longueur de 5 mm. Dans le cas de l'ancrage avec manchon fileté intérieurement, le filetage intérieur du manchon avait une profondeur de 30 0,5 mm et un pas de 1 mm Le manchon avait été traité avec un inducteur de marcque "PARTIOT" décrit plus haut, alimenté en courant à une fréquence de 200 k Hg Le liquide de trenpe était une solution aqueuse de polyalkylène glycol à une température comprise entre 25 et 35 C La vitesse de rotation du mors de serrage 11 était de 250 t/in, la vitesse moyenne de 35 déplacement de l'inducteur 13 dans la zone correspondant à la partie rectiligne du profil 16 de la figure 1 était de 30 sm/s sur une distance de mm, tandis que cette vitesse moyenne dans la zone correspondant a la partie courbe du profil 16 était de 25 mnm/s sur la distance restante de 5 nmm. Dans ces conditions, la profondeur de trempe était d'environ 0,5 mm à l'extrémité de la partie rectiligne du profil 16 située du côté du chanfrein 3, d'environ 2,5 mm à l'extrémité opposée de la partie rectiligne du profil 16 et d'environ 7 mm à l'extrémité extérieure de la partie courbe du profil 16 Apres traitement thermique, la zone trempée 9 du manchon 1 avait une dureté ROCKWELL C de 62 HRC et une résistance à la rupture de 220 kg/mm 2 (environ 220 da N/mm 2). Il va de soi que le mode de réalisation de la présente invention qui a été décrit ci-dessus a été donné à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 15 C'est ainsi notamment que, bien qu'il soit plus commode d'exécuter un filetage dans la surface intérieure cylindrique 5 du manchon 1, toute autre forme de rainurage ou d'indentation pourrait être exécutée dans la surface intérieure cylindrique 5, comme par exemple une succession de gorges circulaires. 25487 17 REVENDICATIONS 1 Procédé pour la réalisation d'un ancrage de précontrainte par filage d'un manchon en acier sur une âme métallique de forme allongée et ayant une section sensiblement ronde, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un manchon ( 1) ayant un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de l'âme métallique ( 8) et à exécuter un rainurage ou indentation dans la surface cylindrique intérieure ( 5) du manchon avant d'ancrer ce dernier sur l'âme métallique ( 8), de façon connue, par filage à travers une filière ( 7). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de rainurage consiste à exécuter un filetage. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, avant le filage, la surface cylindrique intérieure ( 5) du manchon ( 1) et son rainurage sont soumis à un traitement thermique superficiel propre à augmenter la dureté du rainurage et à lui donner une valeur supérieure à celle de l'âme métallique ( 8). 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le traitement thermique est effectué à l'aide d'un induc20 teur ( 13) à haute fréquence, qui est déplacé le long de la surface cylindrique intérieure ( 5) du manchon ( 1) à une vitesse constante de manière à obtenir une profondeur de trempe uniforme sur toute la longueur de la surface cylindrique intérieure ( 5) du manchon ( 1). - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ceque le traitement thermique est effectué à l'aide d'un inducteur ( 13) à haute fréquence, qui est déplacé le long de la surface cylindrique intérieure ( 5) du manchon ( 1) -à une vitesse qui décroît depuis une première extrémité du manchon, destinée à être engagée la première dans la filière ( 7), jusqu'à l'extrémité opposée du manchon, de manière à obtenir une profondeur de trempe qui croit depuis la première extrémité jusqu'à l'autre extrémité du manchon. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'inducteur ( 13) est déplacé à une vitesse qui décroît de manière uniforme sur la majeure partie de la longueur du manchon ( 1) depuis la première extrémité du manchon, puis à une vitesse qui décroit de plus en plus rapidement vers l'autre extrémité du 15 manchon.