Brevet FR2591643A1 — publié le 19870619

Perfectionnements aux dispositifs pour exercer une traction sur un tirant avant ancrage. L'invention concerne la mise sous tension des tirants dont une première extrémité a été préalablement ancrée sur une première portée d'ancrage d'un ouvrage rigide. Elle concerne plus précisément les dispositifs pour exercer une traction sur la seconde extrémité d'un tel tirant en vue de son ancrage sur une seconde portée d'ancrage de l'ouvrage rigide, après mise sous tension dudit tirant, de façon à solliciter en permanence les deux portées l'une vers l'autre. De tels ouvrages sont par exemple constitués en béton, cas dans lequel les tirants assurent la pré- contrainte de ce béton par post-tension. Les ouvrages en question pourraient également être de tout autre- type, et notamment des ponts sus- pendus dont les tirants constitueraient alors les hau- bans. L'invention concerne plus particulièrement, par- mi les dispositifs de mise en tension du genre en ques- tion, ceux pour lesquels la prise de l'extrémité de tirant i tendre peut être assurée par serrage provisoire d'une mâchoire dont les mors chevauchent cette extrémi- té, ledit serrage étant engendré à l'aide d'un vérin alimenté par un fluide sous pression. C'est le cas par exemple lorsque le tirant est composé de rubans plats parallèles superposés avec in- terposition de plaquettes au niveau de.la mâchoire, ainsi qu'enseigné par le brevet France nô 85 17463. Dans les dispositifs de mise en tension connus du genre en question, des moyens sont prévus pour serrer la mâchoire autour d'une portion, de l'extrémité de ti- rant à tendre, située du côté, de la:portée d'ancrage correspondante, éloigné de l'ouvrage, puis pour écarter la mâchoire ainsi serrée de ladite portée d'ancrage jusqu'à obtention de la tension désirée dans le tirant, après quoi le tirant tendu est ancré sur la portée et la mâchoire est desserrée et dégagée. Lorsque le tirant à tendre est relativement long, la course d'ancrage susindiquée entre la mâchoire et la portée d'ancrage est elle-même relativement grande et, comme les efforts de traction à engendrer sont alors eux-mêmes relativement élevés, on est obligé d'avoir re- cours à des outillages de traction particulièrement encombrants, lourds et difficiles à mettre en oeuvre, ce qui peut constituer un inconvénient majeur, en parti- culier lorsque la traction doit être exécutée sur place, en des lieux souvent difficilement accessibles. L'invention a pour but, surtout, d'écarter cet inconvénient. A cet effet, les dispositifs de traction selon l'invention comprennent encore une première mâchoire de serrage de tirant elle-même solidaire de l'élément axialement mobile d'un vérin longitudinal de traction dont l'élément fixe est propre à prendre appui sur la portée d'ancrage et ils sont essentiellement caracté- risés en ce qu'ils comportent en outre une seconde mâchoire de serrage de tirant solidaire de l'élément fixe du vérin de traction. Dans des modes de réalisation préférés, on a re- cours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - les mâchoires et le vérin sont actionnables par des fluides sous pression et des moyens sont prévus pour commander automatiquement de façon répétitive le cycle des admissions et échappements de fluide propres à produire la suite des opérations suivantes: serrage de la première mâchoire, sortie complète du vérin de traction, serrage de la seconde mâchoire, desserrage de la première mâchoire et rentrée complète du vérin de traction, le nouveau serrage de la première mâchoi- re qui débute le second cycle et les suivants étant 2 5 9 1 6 4 3 suivi d'un desserrage de la seconde mâchoire, - le tirant est constitué par un faisceau de rubans plats parallèles et chaque mâchoire de serrage comprend une plaque rigide percée d'une ouverture tra- versée par ledit faisceau de rubans, une pluralité de plaquettes rigides présentant chacune une portion centrale interposée jointivement entre deux rubans successifs et deux portions débordant transversalement au- delà de ces rubans et reposant sur la plaque, deux coins prismatiques disposés de part et d'autre de l'ensemble plaquettes-rubans et présentant chacun une face plane appliquée contre un ruban et une face oblique opposée, les faces obliques des deux coins étant orientées de façon à converger dans le sens qui s'éloigne de l'ouvrage, un cadre entourant les coins et présentant deux côtés conformés de façon à glisser contre ces coins et à serrer l'ensemble coins- plaquettes-rubans quand il est sollicité vers l'ouvra- ge, et un vérin dont l'élément fixe est solidaire de la plaque et dont l'élément mobile, déplaçable paral- lèlement aux rubans, est solidaire du cadre. L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant aux dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limi- tative. La figure 1, de ces dessins, montre en coupe longitudinale schématique un dispositif de mise sous tension établi selon l'invention en son état de repos. Les figures 2, 3 et 4 montrent le même dispo- sitif en demi-coupe longitudinale schématique en res- pectivement trois étapes de son fonctionnement. Dans l'exemple illustré, le tirant 1 à mettre sous tension est constitué par un faisceau de rubans plats parallèles 2 formés chacun par exemple par un feuillard d'acier ou par un élément en matériau compo- site (matériau comprenant une matrice en matière plastique armée par des fibres continues parallèles), ainsi qu'il a été enseigné par le brevet cité ci-dessus. On se propose de mettre sous tension le tirant 1 considéré en vue de son ancrage sur un bloc rigide 3 percé d'une ouverture 4 et porté par un ouvrage 5 en bé- ton déjà pris. Pour simplifier la description qui suit, on sup- posera que l'extrémité à ancrer du cible 1 débouche verticalement vers le haut au-dessus de l'ouvrage en bé- ton. Mais toute autre orientation serait bien entendu envisageable sans sortir du cadre de 1'invention: on peut même observer qu'en pratique c'est l'orientation horizontale qui est la plus courante pour les extrémités de tirants à ancrer. Le dispositif de tension considéré comporte une plate-forme 6 évidée en son centre par une ouverture 7 elle-même traversée par le tirant 1, ladite plate-forme étant supportée à une certaine distance au-dessus du bloc 3 par un piétement 8. Un vérin de traction V1 comprend un cylindre 9 d'axe vertical solidaire de la plate-forme 6 et un piston 10 dont la tige 11 débouche verticalement au- dessus de ce cylindre 9. Ce dernier est desservi en fluide comprimé par des canalisations d'admission et d'échappement ou inver- sement 12,13. La tige 11 est prolongée à son sommet par une platine rigide horizontale 14 elle-même percée par une ouverture centrale 15 traversée par le tirant 1. La plate-forme 6 et la platine 14 portent cha- cune une mâchoire 20,30 propre à saisir le tirant 1 au niveau correspondant. Chacune de ces mâchoires 20,30 comprend: - une pluralité de plaquettes 21, 31 comportant chacune une portion centrale intercalée jointivement entre deux rubans 2 et deux portions terminales débordantes reposant sur la plaque correspondante 6 ou 14, - deux coins prismatiques 22,32 présentant chacun une face plane appliquée jointivement contre un ruban 2 et une face oblique opposée, les faces obliques des deux coins convergeant vers le haut, - un cadre 23,33 présentant deux côtés conformes en coins propres à glisser contre les faces obliques'des coins ci-dessus de façon à exercer un effort de serrage horizontal sur ces derniers et sur les empi- lages de rubans et plaquettes qu'ils encadrent lorsqu'une force de coincement est appliquée vertica- lement vers le bas sur ce cadre, - et un vérin de serrage V2,V3 propre à engendrer une telle force et comprenant un cylindre 24,34 d'axe vertical solidaire de la plaque correspondante 6 ou 14 et un piston 25,35 dont la tige 26,36 est solidaire du cadre concerné 23,33. Chaque vérin de serrage V2, V3 est desservi en fluide sous pression par des canalisations d'admission et d'échappement ou inversement 27,37; 28,38. Les surfaces de contact mutuel plaquettes- rubans, leur coefficient de frottement mutuel (de pré- férence augmenté en rendant rugueuses les surfaces des plaquettes et en les durcissant éventuellement par traitement thermique) et la force du serrage horizontal des rubans contre les plaquettes doivent être suffisants pour empêcher tout glissement des rubans par rapport aux plaquettes lorsqu'une tension longitudinale est exercée sur ces rubans de la manière qui va être précisée ci-après. La construction de l'ensemble des vérins V1, V2 et V3 est de révolution autour de l'axe vertical du faisceau de rubans 2: seuls ces rubans, les plaquettes, les coins et les cadres affectent des formes autres qu' annulaires. Pour mettre sous tension le tirant 1, on procède comme suit. Initialement tous les vérins se trouvent en leur position 'rentrée". c'est-à-dire pour laquelle la tige du piston est rentrée au maximum, vers le bas pour le vérin V et vers le haut pour les vérins V et V (figu- Ârin 1 et vts le aut por les rins 2 3 re 1). On commence par serrer la mâchoire haute autour du tirant 1 en activant le vérin de serrage V3, ce qui abaisse le piston 35 et applique fermement le cadre 33 sur les coins 32. Puis on élève cette mâchoire haute 30 en acti- vant le vérin de traction V1. ce qui fait sortir sa tige 11 vers le haut, et ce jusqu'à son extension maximum, comme représenté sur la figure 2, ce qui confè- re au tirant une première tension T1. On serre alors la mâchoire basse 20. de niveau constant, autour du tirant 1 en activant le vérin de serrage V2. ce qui abaisse le piston 25 ainsi que sa tige 26 et que le cadre 23 porté par cette dernière. A partir de l'instant o ladite mâchoire basse est serrée, celle-ci peut prendre le relais de la mâ- choire haute pour le maintien de la tension T dans le tirant 1. On peut alors sans risque de relâchement de cette tension: - desserrer la mâchoire haute 30 en désactivant le vérin V3. ce qui relève son piston 35. - puis désactiver le vérin de traction V1, ce qui abais- se le piston 10 ainsi que la mâchoire haute 30 qu'il supporte. en rentrant la tige 11 dans le cylindre 9 259 1 643 (figure 3). Une fois cette mâchoire haute 30 parvenue à nouveau en sa position basse, on la serre à nouveau de façon qu'elle prenne à son tour le relais de la mâchoire basse 20 pour le maintien de la tension T1 dans le ti- rant 1: cette mâchoire basse 20 peut alors être desser- rée et le cycle décrit ci-dessus peut être intégralement répété. Chaque nouvel actionnement du vérin de traction V1 confère au tirant 1 un complément de traction. Le cycle ci-dessus est répété jusqu'à ce que le tirant 1 soit soumis à la valeur totale de traction désirée T, la course parcourue par le piston de traction lors du dernier cycle pouvant être seulement une fraction de sa course totale. La commande de ces cycles successifs est avanta- geusement rendue automatique en faisant comprendre à l'outillage un distributeur de fluide sous pression approprié et un appareil propre à mesurer la tension appliquée sur le tirant 1 par le vérin de traction lors de chaque phase active de fonctionnement de ce vérin correspondant à la sortie progressive de sa tige 11. Lorsque la valeur finale de traction T est atteinte, on ancre sur le bloc 3 le tirant tendu 1 de toute manière désirable. A cet effet, on a recours par exemple à une ma- choire 40 analogue à celles décrites précédemment, c'est-à-dire comprenant: - des plaquettes intermédiaires 41 présentant chacune une portion centrale interposée jointivement entre les rubans 2 et deux portions terminales transversalement débordantes reposant sur le bloc 3, deux coins prismatiques 42, - un cadre 43 propre à coagir avec les coins 42, - et un vérin V4 comportant lui-même un cylindre 44 solidaire de l'empiétement 8 et un piston 45 prolongé 259 1 643 vers le bas par une tige 46 propre à prendre appui contre le cadre 43, ledit vérin V étant desservi par des canalisations d'admission et d'évacuation de fluide sous pression 47,48. L'ancrage est alors réalisé en activant le vérin V4 dans le sens qui sollicite de façon irréversible le cadre 43 vers le bas. Cet ancrage pourrait être réalisé de toute autre façon désirable, par exemple en serrant le tirant 1 entre deux barreaux rigides sollicités l'un vers l'autre à l'aide de systèmes boulons-écrous à haute résistance, l'ensemble de ces barreaux et de ces systèmes encadrant l'empilement de rubans 2 et plaquettes d'entretoisement 41 à serrer. L'ancrage ainsi décrit prend à son tour le re- lais des deux mâchoires de serrage 20 et 30 pour le maintien de la tension T dans le tirant 1 de sorte que l'on peut desserrer ces deux mâchoires (figure 4), puis dégager l'ensemble de l'outillage de tension, lequel peut être utilisé pour mettre en tension un autre ti- rant. En suite de quoi, on obtient un dispositif de mise en tension dont la constitution et le fonctionne- ment résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif présente de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus et, en particulier, les suivants: - la course réelle du vérin de traction nécessaire pour appliquer la tension désirée T sur le tirant 1 peut être réduite à une très faible valeur puisque la course de traction totale est ici divisée par le nombre des cycles de va- et-vient du vérin de traction V1 qui ont été décrits ci-dessus; cette réduction de course permet de réduire considérablement les dimen- sions et poids de l'ensemble du dispositif, ce qui facilite sa mise en oeuvre, - les mâchoires de saisie peuvent être facilement des- serrées lors des cycles successifs et la tension désirée T peut être appliquée avec précision au tirant 1 du fait de la totale indépendance qui existe entre cette tension et les efforts de serrage desdites ma- choires de saisie, - en jouant sur l'obliquité des faces planes mutuelle- ment coagissantes des coins et des cadres, il est possible d'ajuster à volonté les forces de coincement à développer par chacun des vérins V2, V3 et V4 pour engendrer des efforts de serrage déterminés et en particulier d'obtenir pour ces forces des valeurs relativement faibles. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réali- sation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour exercer une traction sur la seconde extrémité d'un tirant (1) dont la première ex- trémité est déji ancrée sur une première portée d'an- crage d'un ouvrage rigide (5). en vue d'ancrer cette seconde extrémité sur une seconde portée d'ancrage (3) dudit ouvrage, après mise sous tension dudit tirant, comportant une première mâchoire de serrage provisoire (30) de ladite extrémité, mâchoire elle-même solidaire de l'élément axialement mobile gitudinal de traction (V1) dont l'élément fixe 19) est propre à prendre appui sur la portée d'ancrage (3), caractérisé en ce qu'il comporte en outre une seconde mâchoire de serrage provisoire (20) de la seconde extré- mité du tirant, mâchoire solidaire de l'élément fixe (9) du vérin de traction (V1). 2. Dispositif de traction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mâchoires de serrage (20,30) et le vérin (V1) sont actionnables par des fluides sous pression et en ce que des moyens sont prévus pour commander automatiquement de façon répétiti- ve le cycle des admissions et échappements de fluide propres à produire la suite des opérations suivantes: serrage de la première mâchoire (30), sortie complète du vérin de traction (V1)., serrage de la seconde mâchoire (20). desserrage de la première mâchoire (30) et rentrée complète du vérin de traction (V1), le nouveau serrage de la première mâchoire qui débute le second cyle et les suivants étant suivi d'un desserrage de la seconde mâ- choire. 3. Dispositif de traction selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le ti- rant (1) est constitué par un faisceau de rubans plats parallèles (2) et en ce que chaque mâchoire de serrage (20,30) comprend une plaque rigide (6.14) percée d'une ouverture (7.15) traversée par ledit faisceau de rubans. 259 1 643 1 1 une pluralité de plaquettes rigides (21,31) présentant chacune une portion centrale interposée jointivement entre deux rubans successifs et deux portions débordant transversalement au-delà de ces rubans et reposant sur la plaque, deux coins prismatiques (22,32) disposés-de part et d'autre de l'ensemble plaquettes-rubans et pré- sentant chacun une face plane appliquée contre un ruban et une face oblique opposée, les faces obliques des deux coins étant orientées de façon à converger dans le sens qui s'éloigne de l'ouvrage (5), un cadre (23,33) entou- rant les coins et présentant deux côtés conformés de façon à glisser contre ces coins et à serrer l'ensemble coins-plaquettes-rubans quand il est sollicité vers l'ouvrage, et un vérin (V2, V3) dont l'élément fixe (24,34) est solidaire de la plaque et dont l'élément mobile (25,26; 35,36) , déplaçable parallèlement aux rubans, est solidaire du cadre.