Brevet FR2611829A1 — publié le 19880909

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour réaliser un ancrage dans un massif. Pour solidariser une pièce, par exemple un tirant ou un câble de précontrainte avec un massif, par exemple en béton, il est banal de percer dans le massif un trou traversant, d'y enfiler la pièce et de la bloquer sur la face opposée du massif, à l'aide de moyens de blocage, notamment par vissage ou dispositifs à coincement. Lorsque le massif ne peut pas ou ne doit pas être traversé, ou bien lorsqu'il est impossible de placer des moyens de blocage sur la face opposée, le problème est plus difficile à résoudre. Selon un procédé connu, on fore d'abord un trou cylindrique, traversant ou non, dans le massif, puis, avec un outil approprié, on l'élargit à une certaine distance de son entrée, pour lui donner une forme tronconique. On introduit ensuite dans le trou une pièce d'ancrage comportant un alésage central qui la traverse, et dont la partie terminale avant, c'est-à-dire à l'opposé de 1 'entrée du trou, présente des fentes longitudinales. Un cône mâle, solidaire de la pièce qu'on veut ancrer, a été placé au préalable en avant de la pièce d'ancrage, et il est relié à la pièce à ancrer par un tirant, qui passe dans l'alésage de la pièce d'ancrage.Ce tirant peut faire partie de la pièce à ancrer. En exerçant une traction axiale vers l'arrière sur le tirant tout en maintenant la pièce d'ancrage en position, on fait pénétrer le cône mâle dans la pièce d'ancrage, et celle-ci s'élargit grâce à ses fentes pour prendre une configuration adaptée à celle de l'élargissement tronconique du trou du massif. Ce procédé présente pour inconvénient qu'une très grande précision est nécessaire dans la concordance entre les surfaces tronconiques de l'élargissement du trou et de la pièce d'ancrage après qu'elle a été élargie par le cône mâle. Les angles au sommet des deux surfaces coniques doivent être'les mêmes, et en plus les sommets doivent être au même point de l'axe, sinon il apparait des contraintes locales exagérées, qui peuvent compromettre la tenue de l'ensemble. La concordance des sommets des cônes est difficile à obtenir et à contrôler. La présente invention a pour but de fournir un procédé et un appareillage qui permettent d'obtenir de façon simple et sur la concordance des surfaces tronconiques de l'élargissement du trou et de la pièce d'ancrage, et un ancrage de résistance améliorée. L'invention fournit donc un procédé pour réaliser un ancrage dans un massif, comportant les étapes suivantes : forage d'un trou dans le massif, formation dans le trou d'une partie élargie tronconique qui s'élargit en s'écartant de l'entrée du trou, introduction dans le trou d'un cône mâle suivi d'une pièce d'ancrage présentant un alésage axial et fendue en long jusqu'à son extrémité avant, immobilisation longitudinale de la pièce d'ancrage dans la partie élargie tronconique, et traction sur le cône mâleen direction de l'entrée du trou, ce qui a pour effet de faire pénétrer le cône mâle dans l'alésage axial de la pièce d'ancrage, toujours immobilisée longitudinalement, pour déformer cette pièce et lui donner une forme tronconique épousant celle de la partie élargie du trou, ce procédé-comportant en outre les particularités suivantes, en combinaison a) on donne à la partie élargie du trou une forme procurant un épaulement, sensiblement perpendiculaire à l'axe du trou, du côté de cette partie élargie qui est le plus près de l'entrée du trou, b) on utilise une pièce d'ancrage qui, outre les fentes en long déjà évoquées,qui vont jusqu'à son extrémité avant, présente d'autres fentes en long qui ne vont pas jusqu'à son extrémité avant mais vont jusqu'à son extrémité arrière, cette pièce d'ancrage ayant, en outre, au repos ,un diamètre supérieur au diamètre du trou, et au plus égal au diamètre extérieur dudit épaulement, et ayant une élasticité suffisante pour être introduite, sous contrainte, dans le trou de la pièce d'ancrage et c) on met à profit ledit épaulement, sur lequel vient en appui la face arrière de la pièce d'ancrage pour l'immobilisation longitudinale de cette pièce pendant la pénétration du cône mâle. L'utilisation de l'épaulement pour l'immobilisation longitudinale procure une position bien définie à la pièce d'ancrage, tout en lui fournissant un appui efficace pour résister à la pénétration du cône mâle. Suivant une modalité avantageuse, l'outil pour créer l'élargissement du trou est constitué par la pièce d'ancrage elle-même, pourvue de moyens d'alésage à sa périphérie et munie de moyens pour l'entraîner en rotation autour de son axe. Les moyens d'alésage peuvent être, selon la dureté de la matière du massif, des couteaux ou des surfaces abrasives. Les moyens pour entraîner la pièce d'ancrage en rotation peuvent être, par exemple, des trous ou encoches prévus sur la face arrière de la pièce d'ancrage, dans lesquels pénétrent des dents ou tenons portés par une couronne d'entraînement introduite dans le trou et entraînée en rotation par un moteur extérieur. Pour donner à la partie élargie une forme conique, on pourrait prévoir que la pièce d'ancrage, au repos, a une forme conique, mais la conicité ainsi obtenue serait limitée et il est préférable d'utiliser le cône mâle lui-même, qui pénètre dans la pièce d'ancrage progressivement, à mesure de la formation de la partie élargie. Avantageusement, après les étapes décrites ci-dessus, et avant la mise en service de l'ancrage, on réalise un frettage intérieur du trou, à partir de l'épaulement en direction de l'entrée du trou, avec un produit durcissable, tel que du ciment ou une résine. Cela a pour avantage de renforcer la résistance de la matière du massif au niveau de l'épaulement, et d'empêcher la détérioration de celui-ci. En théorie, un tel frettage pourrait être réalisé même en l'absence de l'épaulement conforme à l'invention, mais, dans la pratique, les pièces d'ancrage de l'art antérieur, qui n'ont pas besoin d'avoir une face arrière à proximité du début de leur partie tronconique, sont généralement prolongées en direction de l'entrée du trou, par une partie cylindrique servant notamment au guidage, et qui s'oppose à la réalisation d'un tel frettage. La présente invention va maintenant être exposée de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple pratique, non limitatif, relatif à la réalisation d'un ancrage dans un massif de béton. Cet exemple est illustré à l'aide des dessins parmi lesquels La figure 1 est un schéma en perspective du dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention, et Les figures 2 à 8 sont des coupes transversales montrant différentes phases de la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La figure 1 montre une pièce d'ancrage 1, en acier, de forme générale cylindrique, terminée par une face avant 2 et une face arrière 3, ces deux faces étant perpendiculaires à l'axe. La pièce d'ancrage 1 présente un alésage axial 4, qui la traverse de la face avant à la face arrière, et deux séries de fentes alternées, et régulièrement disposées : des fentes avant 5, qui débouchent sur la face avant 2, et des fentes arrière 6, qui débouchent sur la face arrière 3 Les fentes avant et arrière traversent la pièce d'ancrage 1 depuis sa surface périphérique jusqu'à l'alésage 4, et s'étendent, pour les fentes avant 5, jusqu'à proximité de la face arrière 3, et pour les fentes arrière 6, jusqu'à proximité de la face avant 2. La face arrière 3 de la pièce d'ancrage présente encore des encoches 7, dans lesquelles débouchent les fentes arrière 6 et dont on précisera plus loin l'utilité. Outre la pièce d'ancrage, le dispositif comprend encore un cône mâle 8, pourvu d'un alésage axial fileté, dans lequel est fixée l'extrémité, également filetée, d'une tige de traction 9, qui passe à travers l'alésage 4. La figure 2 montre encore l'extrémité d'une couronne d'entraînement 10, constituée d'un tube coaxial à la tige 9, et dont l'extrémité porte des tenons 11, destinés à pénétrer dans les encoches 7. La figure 2 montre également que l'alésage 4, de forme générale cylindrique, présente à son extrémité du côté de la face avant 2, un élargissement conique 12, dont on verra plus loin l'utilité. La figure 1 montre la situation telle qu'elle se présente après que la pièce d'ancrage 1, et le cône mâle 8, ont été introduits dans un trou 13 foré à l'avance dans le massif de béton. Le diamètre du trou 13 est inférieur au diamètre de repos de la pièce d'ancrage 1,si bien que celle-ci est contrainte radialement, et poussée avec une certaine force dans le trou, par exemple à l'aide de la couronne d'entraînement 10, agissant comme poussoir, ou d'un outil analogue. La figure 3 montre la situation telle qu'elle se présente après que les tenons 11 de la pièces d'entraînement 10 ont pénétré dans les encoches 7, et fait tourner la pièce d'ancrage 1. Les éléments abrasifs, non représentés, portés par la surface extérieure de la pièce d'ancrage, ont créé dans le trou 13 un élargissement 14, sensiblement cylindrique, sous l'effet, d'une part, de la rotation de la pièce 1, et, d'autre part, sous la poussée radiale vers l'extérieur résultant de l'élasticité de la pièce 1, qui tend à revenir à sa position de repos. On constate sur la figure 3 que l'élargissementde la pièce d'ancrage 1 a été suf fisant pour que l'extrémité du cône mâle 8 puisse pénétrer dans la partie conique 12 de l'alésage 4.On constate, d'autre part, que le travail d'abrasion a créé un épaulement 15 dans le trou 13, cet épaulement délimitant, du côté arrière, c'est-à-dire du côté de l'entrée du trou, l'élargissement 14. La figure 4 montre une étape suivante du processus : le cône mâle 8, tiré vers l'entrée du trou par la tige de traction 9, a pénétré dans l'alésage 4, cependant que la pièce d'ancrage 1 continuait de tourner. Le cône mâle 8 est également entraîné en rotation, celle-ci ayant lieu dans un sens tel qu'il n'y a pas de dévissage de la tige 9. Sous l'effet de l'action du cône creux, il apparaît une certaine conicité dans la partie élargie 14. La figure 5 montre une étape ultérieure du procédé, le cône mâle a continué de progresser à l'intétérieur de l'alésage, au-delà de la partie conique 12, et la conicité de la partie élargie 14 s'est accentuée. La figure 6 montre la suite de l'avancement du cône mâle 8. Celui-ci ayant dépassé le milieu de la hauteur de la pièce d'ancrage 1, il agit maintenant de telle façon que l'action des surfaces abrasives de la pièce 1 se fait sentir sur toute la hauteur de la partie élargie 14, et on observe que l'épaulement 15 a augmenté de diamètre. La figure 7 montre l'achèvement du déplacement du cône mâle 8, dont l'extrémité avant a atteint la face avant 3 de la pièce d'ancrage. La rotation de la pièce d'ancrage 1 peut dès lors s'arrêter, son emplacement est convenablement préparé. La figure 8 montre la dernière étape du procédé, on a coulé dans le trou 13, dans l'espace annulaire défini par les parois de ce trou et la tige de traction 9, et limité par la face arrière 3 de la pièce d'ancrage et par l'avant du cône mâle, une masse de résine durcissable 16, destinée à créer un frettage intérieur du trou, et à supporter ltépaulement 15, tout en complétant son effet de maintien en place de la pièce d'ancrage 1. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser un ancrage dans un massif, comportant les étapes suivantes : forage d'un trou (13) dans le massif, formation dans le trou d'une partie élargie (14) tronconique qui s'élargit en s'écartant de l'entrée du trou, introduction dans le trou d'un cône mâle (8) suivi d'une pièce d'ancrage (4) présentant un alésage axial (4) et fendue en long jusqu'à son extrémité avant (2), immobilisation longitudinale de la pièce d'ancrage dans la partie élargie tronconique, et traction sur le cône mâle en direction de l'entrée du trou, ce qui a pour effet de faire pénétrer le cône mâle dans l'alésage axial de la pièce d'ancrage, toujours immobilisée longitudinalement, pour déformer cette pièce et lui donner une forme tronconique épousant celle de la partie élargie du trou, ce procédé étant caractérisé en ce que a) on donne à la partie élargie (14) du trou une forme procurant un épaulement (15), sensiblement perpendiculaire à l'axe du trou (13), du côté de cette partie élargie qui est le plus près de l'entrée du trou, b) on utilise une pièce d'ancrage (1) qui, outre les fentes en long (5) déjà évoquées, qui vont jusqu'à son extrémité avant (2), présente d'autres fentes en long (6) qui ne vont pas jusqu'à son extrémité avant mais vont jusqu'à son extrémité arrière (3), cette pièce d'ancrage ayant, en outre, au repos, un diamètre supérieur au diamètre du trou (13) et au plus égal au diamètre extérieur dudit épaulement (15), et qui a une élasticité suffisante pour être introduite, sous contrainte, dans le trou de la pièce d'ancrage, et c) on met à profit ledit épaulement (15), sur lequel vient en appui la face arrière (3) de la pièce d'ancrage pour l'immobilisation longitudinale de cette pièce pendant la pénétration du cône mâle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil pour créer l'élargissement du trou est constitué par la pièce d'ancrage (1) elle-même, pourvue de moyens d'alésage à sa périphérie et munie de moyens (7, 10, 11) pour l'entraîner en rotation autour de son axe. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour entraîner la pièc-e d'ancrage en rotation sont des trous ou encoches (7) prévus sur la face arrière de la pièce d'ancrage, dans lesquels pénétrent des dents ou tenons (11) portés par une couronne d'entraînement (10) introduite dans le trou et entraînée en rotation par un moteur extérieur. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la pièce d'ancrage (1) porte des couteaux à sa périphérie. S. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la pièce d'ancrage (1) porte des surfaces abrasives à sa périphérie. 6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que, pendant la rotation de la pièce d'ancrage (1) on fait pénétrer progressivement le cône mâle (8) dans l'alésage (4) de la pièce d'ancrage. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, après les opérations des revendications précédentes, mais avant la mise en service de l'ancrage, on réalise un frettage intérieur du trou, à partir de l'épaulement en direction de l'entrée du trou, à l'aide d'un produit durcissable tel qu'un ciment ou une résine (16). 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, et comprenant une pièce d'ancrage cylindrique ou tronconique et expansible (1), présentant un alésage central (4) et des fentes en long (5) débouchant sur la face avant (2) de la pièce d'ancrage et traversant celle-ci de la périphérie à l'alésage, un cône mâle (8) relié à une tige de traction (9) qui peut passer dans l'alésage (4) pour y faire pénétrer ledit cône, et des moyens pour exercer une traction sur ladite tige (9), caractérisé en ce que la pièce d'ancrage (1) présente une face arrière (3) perpendiculaire à l'axe et des fentes en long (6) débouchant sur ladite face arrière et distinctes des fentes en long (5) débouchant sur la face avant (2), et en ce que le diamètre au repos de la pièce d'ancrage est supérieur à celui du trou auquel elle est destinée. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (7, 10, 11) pour entraîner la pièce d'ancrage (1) en rotation sur son axe, et des moyens d'alésage portés par la périphérie de la pièce d'ancrage. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens pour exercer une traction sur la tige (9) permettent à celle-ci de tourner sur son axe avec le cône mâle (8) et la pièce d'ancrage (1).