Brevet FR2610342A1 — publié le 19880805

La présente invention concerne un dispositif d'ancrage pour câbles de précontrainte de structure en béton, haubans d'ouvrages suspendus, ou amarres de corps flottant. Des ancrages pour câbles å brins multiples comportant une pluralité de coins sont connus dans la technique de la précontrainte ; lesdits coins reçoivent un brin ou une paire de brins parallèles à l'axe du câble entre leurs côtés adjacents comportant à cet effet, et pour chacun des brins, des gorges opposées sensiblement semi-cylindriques ; ledsits coins 'comportent près de leur périphérie une portée courbe en forme de secteur tronconique mâle, le petit diametre intérieur de ce tronc de cône étant extérieur au faisceau des brins formant le câble à ancrer ; lesdits coins coopèrent avec un corps d'ancrage comportant un tronc de cône femelle sur lequel ils s'appuient en glissant.L'ensemble est dimensionné en sorte que de la force d'entrainement des coins obtenue par le frottement au contact des brins soumis a la tension, il résulte un enserrement de ces brins tel que le câble s'auto-ancre par l'action des cônes d'appui. Dans de telles techniques antérieures, les demi-gorges des coins, sans aspérité, dents pointues ou filetage capables de mordre dans la surface des brins, ayant ainsi un faible coefficient de frottement au contact contre lesdits brins, induisent une importante force de serrage obtenue par réduction de l'angle du cône d'appui ; les coins sont alors hauts afin de répartir cette force ; l'aire d'appui cônique est importante et il peut en résulter une grande hauteur du corps d'ancrage dont la quantité de matiere résistante, aussi, est importante. D'autres techniques à coins similaires, mais dont les brins sont serrés en une seule couronne dans des demi-gorges striées par filetage, å fort frottement, ont utilisé des gros brins en vue d'ancrer des câbles de grande force, brins constitués d'un toron central de 7 fils entouré de 6 torons à pas inverse, dont le diametre peut atteindre 40 cm. Ici également la hauteur des coins est nécessairement importante pour répartir l'effort de serrage. Utilisés avec des brins monotorons de type courant de 13 ou 15 mm, ces ancrages en une seule couronne restent de diametre important pour une hauteur réduite. Recherchant une augmentation de la force du câble par une augmenstation du nombre de brins au-delà de douze, les coins deviendraient de montage difficile compte tenu alors de leur relative petitesse ; le diametre du tunnel central nécessaire au passage du câble dans la structure augmenterait de manière gênante. Une augmentation du nombre de brins entre les faces en regard de deux coins juxtaposés augmenterait l'aire de la portée conique des coins, qui, pour des contingences de construction extérieure au tunnel formé par le cylindre fictif enveloppant le faisceau des brins, se trouverait loin en-dessous des gorges enserrant lesdits brins ; de conteuses jambes de forces apparattraient ainsi à l'extérieur des coins. Le dispositif selon l'invention permet de remédier aux inconvénients dits ci-dessus. A cet effet il inclut l'une ou plusieurs des ca ractéristiquesparmi celles qui sont décrites ci-apres, à l'intérieur d'une famille d'ancrages à coins allant du plus simple formé de 2 coins enserrant deux brins, au plus général à coins multiples enserrant une pluralité de brins radialement juxtaposés entre les faces en regard desdits coins1 dans des gorges dont la paroi est munie de stries capables de s'indenter dans les brins à ancrer, sans altérer les caractéristiques minimales requises pour permettre la mise en oeuvre du câble. Selon l'invention, une pluralité de brins est insérée entre les côtés radiaux en regard des coins. Ces brins sont préférentiellement juxtaposés et aussi pres que possible de l'axe du faisceau des brins, parallelement à cet axe ; les brins se trouvent ainsi disposés à la fois en nappes radiales et sur des cylindres concentriques ou faisceau formant le câble à ancrer ; des dispositions radiales à brins évasés suivant des cônes de même angle ou non, ayant même sommet ou non, ne sont toutefois pas exclues. Un faisceau de brins arrangé selon un seul cylindre dit ci-dessus constitue dans l'ancrage un système de forces parfaitement articulé ; à partir de deux cylindres ou nappes circulaires le systeme enserrant les brins devient hyperstatique ; la difficulté liée aux tolérances de fabrication des éléments coopérants augmente alors avec le nombre des brins.Cette difficulté réside essentiellement en ce que des brins non en contact avec les coins peuvent glisser sans s'ancrer, principalement lors de l'effet d'amorçage de l'auto-ancrage. Il est bien connu de réaliser des gorges striées par filetage à sommets aigus, le diametre intérieur au somnet des filets étant légèrement inférieur à celui des brins ; les bords des gorges ainsi striées viennent s'appuyer sur les brins en exerçant un effet de pincement relativement important pour un enfoncement modéré des coins, pincement qui permet l'indentation des stries ; en cas d'excentration latérale d'une demigorge, un contact oblique préférentiel s'établit entre les sommets diamétralement opposés et favorise l'indentation des stries. L'amorçage de l'effet auto-ancrant du câble ainsi réalisé, le risque de glissement disparate à mesure que l'effort de tension augmente, grace à la déformabilité plastique transversale des brins. Ces effets successifs et cumulés de pincement des brins, d'indentation des stries et de déformation plastique des brins permettent d'assimiler l'action des brins dans les demi-gorges en regard des faces radiales de deux coins juxtaposés, à l'action d'une pression hydrostatique qui rend ainsi le système relativement articulé et stable. Selon l'invention, en combinaison avec les multiples gorges striées en nombre supérieur à deux entre chaque paire de faces radiales juxtaposées, la portée des coins s'engage à l'intérieur du volume délimité par le cylindre ou cône formant le gabarit d'encombrement du faisceau des brins à ancrer1 et ainsi donc au-dessous des gorges ancrantes des coins. Le corps d'ancrage possede alors un cône femelle d'appui, en regard des portées des coins, muni de gorges radiales assurant le passage des brins1 gorges faisant apparaître des jambes de force supportant en totalité ou en partie lesdits coins. Enfin selon l'invention, dans une utilisation plus particuliere, la partie extérieure approximativement cylindrique des coins située vers leur extrémité en dehors de la structure recevant l'effort du câble, est maintenue enserrée à l'intérieur d'une frette, après un pré ancrage mécanique suffisant ; une butée solidaire du corps d'ancrage maintient fermement l'ensemble frette-coins en contact fonctionnel contre ce corps d'ancrage. En variante la frette est remplacée par une bague cylindrique fendue qui est engagée à force contre l'extérieur cylindrique des coins et la paroi cylindrique interne amenagée à cet effet dans le corps d'ancrage qui devient alors frette. Ces dispositions complémentaires fournissent au câble des conditions d'amorçage de l'auto-ancrage extrêmement efficaces, du fait de la forte indentation des stries dans les brins et de la déformation transversale quasi définitive de ces brins ; elles sont destinées aux ancrages inaccessibles lors de la mise en tension réalisée de ce fait à partir de l'autre extrémité du câble, tels que les ancrages dits morts noyés dans la masse du béton, ou les ancrages secondaires qui raccordent deuxcâbles afin de prolonger la structure et qu'on appelle "coupleurs". les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente en coupe axiale un dispositif d'ancrage selon l'invention. La figure 2 est une demi vue en plan de ce dispositif, coins en levés sur la partie gauche. La figure 3 est une coupe selon A-A d'un coin de ce dispositif. La figure 4 est une demi vue en plan sur deux paires de gorges. La figure 5 montre une application avec pré-ancrage et pré-blocage dans un coupleur destiné à prolonger un câble. L'ancrage représenté dans les figures 1 à 3 comporte dix-huit coins 1 enserrant entre leurs demi-gorges opposées 10 les cent quatrevingts brins 8 d'un cible arrangé en dix-huit nappes radiales de chacune dix brins. Ces demi-gorges 10 ont leur paroi filetée en hélice ; la pointe aigüe 19 du filet est capable de mordre dans les brins 8. Les coins 1 ont chacun une portée d'appui 3 située sous les gorges 10 en extrémité d'une courte jambe de force 5 et à l'intérieur du cône fictif enveloppant le faisceau des brins 8. Le corps d'ancrage 2 présente un cône femelle 4 qui coopere par appui et glissement avec les portées 3 des coins ; des gorges radiales 11 permettent le passage des brins 8 à travers ledit cône femelle, et font ainsi apparaltre des jambes de force 6 en relation d'opposition avec les jambes 5. L'effort de précontrainte est ici transmis à la structure en béton 15 par la face d'appui élargie 9 du corps 2. Dix brins sont logés entre les deux faces en regard de deux coins juxtaposés, dans des demi-gorges dont le diamètre du cylindre fictif interne à la pointe aiguë 19 du filetage 10 est légèrement inférieure au diametre extérieur du brin à ancrer. L'effet de pincement ainsi obtenu apparat à la figure 4 dans laquelle deux demi-gorges en regard sont exagérément décalées, simulant ainsi un désaxage permis par les tolérances de fabrication ; le pincement d'un brin entre les sommets 14 diamétralement opposés des demi -gprges génère, à partir de la force théorique F de serrage dfle au système de coins une force S normale au brin en contact, substantiellement supérieure à F, et capable d'indenter le filetage dans ledit brin.Ce pincement est provoqué par un enfoncement suffisant de l'ensemble des coins par appui sur leur face supérieure 13 à l'aide d'un vérin auxiliaire ou par simple frappe à la masse ; ledit pincement assure un excès de serrage pour chacun des brins lors de l'amorçage de l'effet d'auto-ancrage, jusqu'3 ce que la déformation plastique ultérieure desdits brins répartisse également la force de serrage globale entre chacun d'eux. La figure 5 représente un coupleur permettant de prolonger une premiere partie de structure en béton précontraint 15 post-tendue, ici située à gauche de la figure, par une seconde partie 16 réalisée postérieurement et ici représentée à droite. Le premier câble composé de trente-six brins 8 est normalement tendu par son extrémité traversant la partie primaire du coupleur ; le premier ancrage constitué par les coins 1 et le corps d'ancrage 2 est alors dit "actif" et se comporte comme dit plus avant.Le second câble est ensuite mis en place grâce au second ancrage comprenant les coins 1bis et le corps d'ancrage 2bis ; le couplage des deux câbles s'obtient par vissage d'un manchon 17 dans les deux corps d'ancrage 2 et 2bis ; le béton de la structure 16 étant coulé en place, il est clair que l'ancrage dit "passif" ou "mort" du deuxieme câble est inaccessible et que ledit câble devra être tendu par son autre extrémité ; il sera alors impossible d'amorcer l'effet d'auto ancrage par enfoncement des coins 2bis qui risquent donc de laisser s'échapper les brins. Afin de pallier ce risque, l'extrémité passive est préancrée par enfoncement des coins ibis dans le corps d'ancrage 2bis avec une force telle que le risque de glissement est supprimé du fait d'une indentation suffisante des stries garnissant les gorges lObis, et d'une déformation plastique transversale quasi définitive des brins. Une bague 18 est alors enfoncée de maniere à fretter les coins à leur partie sensiblement cylindrique 12 formant ainsi une tête fixe ; ladite tête est enfin fermement pré-bloquée dans le corps d'ancrage 2bis par vissage du manchon de raccordement 17 contre la frette 18. Les éléments Ibis, 2bis, 17 et 18 peuvent constituer un ancrage pour hauban d'ouvrage suspendu ou pour ung amarre de corps flottant, munis des aménagements appropriés aux usages. De grandes variations de l'effort de tension dans le cable peuvent être admises. sans risque de désancrage des brins, grâce au pré-ancrage des coins fermement maintenus en position fonctionnelle. L'ancrage représenté dans les figures 1 et 2 peut etre également muni de la frette 18 et d'une butée 17 qui peut avantageusement être un capot maintenu solidaire du corps d'ancrage 2 par vis. Cet ancrage noyé dans la masse du béton et dont le câble est tendu par l'extrémité opposée est dit "ancrage passif mort". REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'ancrage pour câbles de précontrainte, haubans d'ouvrages suspendus, ou suspendus, ou amarres, constitués d'une pluralité de brins 8, dispositif comportant une pluralité de coins 1 enserrant les dits brins entre leurs faces radiales en regard et dans des gorges 10 pourvues de stries aiguës par l'action de portées coniques appuyées et glissant dans un corps d'ancrage 2, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux coins ayant chacun, en relation d'opposition, au moins deux demi-gorges striées 10 juxtaposées. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce que les demi-gorges striées 10 sont disposées selon au moins deux couronnes. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que, en combinaison du nombre de coins 1 et d'un nombre de demi-gorges striées 10 supérieur à deux juxtaposées par face radiale desdits coins, ledit corps d'ancrage 2 comporte des jambes de force 6 intérieures au volume délimité par le cylindre ou cone fictif de génératrice 7 envelop pans le faisceau des brins 8, et en ce que lesdits coins comportent également une jambe de force 5, chacune en relation d'opposition à une jambe 6 du corps d'ancrage, lesdites jambes de force 5 et 6 assurant le passage des nappes de brins radiaux. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte une frette 18 maintenant ensemble les coins 1 qui ont été, au préalable, puissamment enfoncés dans le corps d'ancrage 2, affin de préancrer les brins 8 par poussée contre la face 13. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2. 3 ou 4, caractérisé en ce qu'une butée 17 maintient fermement les coins 1 en position fonctionnelle contre le cône femelle 4, ladite butée étant serrée par réaction contre le corps d'ancrage 2 à l'aide d'un systeme tel que vis par exemple. 6 - Application du dispositif selon la revendication 5 à la rea- lisation d'un couplage entre deux câbles caractérisé en ce que la butée 17 est prévue comme moyen d'attache des corps d'ancrage 2 et 2bis. 7 - Application selon la revendication 5 à la réalisation d'ancrages pour haubans ou amarres caractérisés en ce que la butée 17 est pourvue d'une partie d'attache reliant le corps d'ancrage 2 à une structurne, à un massif fixe, ou à un corps flottant.