Brevet FR2644819A1 — publié le 19900928

i La présente invention concerne un procédé de fixa- tion de la tête d'un dispositif d'ancrage de fondation et plus précisément un procédé de fixation de la tête d'un dispositif d'ancrage dans lequel un dispositif d'ancrage, composé de plusieurs organes de traction enrobés dans le sol afin qu'ils résistent à la pression du sol et à la pression hydraulique agissant sur la masse d'une structure de béton, ou qu'ils résistent au flottement de la structure du à sa flottaison sur les eaux souterraines, est fixé à la masse de la structure de béton par des écrous placés sur chaque organe individuel de traction. Un dispositif d'ancrage de fondation ayant une extrémité enrobée dans le sol en position fixe et dont la tête est fixée au corps d'une structure en béton est des- tiné à résister aux forces de poussée exercées sur la masse de la structure en béton par la pression du sol, la pres- sion hydraulique et les forces de flottaison comme indiqué précédemment. Ainsi, un tel dispositif d'ancrage comporte une barre d'acier PC destinée à être utilisée pour l'intro- duction d'une précontrainte du béton précontraint, ou une tige de matière plastique armée de fibres, dont la résis- tance à la traction est équivalente de celle de la barre d'acier PC. Une telle barre d'acier ou une tige de matière plastique armée de fibres (FRP) est utilisée comme organe de traction du dispositif d'ancrage, et l'organe de trac- tion est fixé sous forme tendue lors de l'installation. On a déjà proposé dans la technique antérieure divers procédés de mise sous tension de la barre d'acier PC ou de la tige de matière plastique armée de fibres consti- tuant l'organe de tension utilisé pour la fixation de l'ex- trémité, par exemple un procédé de formation d'une tête inférieure formée sur la tête assurant une fixation directe, et un autre procédé destiné au recouvrement de la tête d'un organe femelle de fixation constitué d'un alliage. Cependant, ces procédés classiques se répartissent globalement entre un groupe de procédés mettant en oeuvre des coins et un autre groupe de procédés mettant en oeuvre des écrous. Le premier type de procédé mettant en oeuvre des coins est utilisé essentiellement lorsqu'un fil d'acier PC, un brin de fils d'acier PC ou une tige de matière plastique FRP est utilisé comme organe de traction, et le second type de procédé mettant en oeuvre les écrous est utilisé essen- tiellement dans le cas o une barre d'acier PC est utilisée comme organe de traction. La fixation de l'organe de trac- tion avec des écrous est réalisée de manière classique par des étapes d'association d'un organe de serrage emmanché à force ou d'un manchon ayant une périphérie externe filetée et de l'organe de traction formé d'un seul fil d'acier PC, d'un brin d'acier PC ou d'une tige de matière plastique FRP ou d'un faisceau de plusieurs fils ou tiges disposés autour de l'organe de traction, et de fixation des écrous à ce corps rendu solidaire. La fixation avec des écrous est avantageuse par rapport à la fixation avec des coins car elle présente une plus grande fiabilité de fixation et, en outre, elle ne présente pas une réduction de la force de traction qui est provoquée par le déplacement de l'extrémité de l'organe de traction qui est tirée vers une plaque de fixation ou un disque au moment de la suppression de la force de traction après la fixation de l'organe de traction. Cependant, la fixation par des écrous nécessite une plus grande surface pour le serrage des écrous sur un organe de traction ou un plus grand espace occupé par l'écrou lui-même par rapport à la fixation par les coins, alors que la dimension d'une plaque ou d'un disque de fixa- tion est déterminée d'après le diamètre du trou percé si bien que le nombre d'organes de traction qui doit être fixé sur une plaque de fixation ou analogue est obligatoirement limité. Cela signifie que la dimension du dispositif de fixation est limitée dans le cas d'une fixation à l'aide d'écrous. La surface de la plaque de fixation est accrue afin qu'une collision entre les écrous eux-mêmes soit évitée, si bien que la restriction de dimension du dispositif d'an- crage est moins sévère. Cependant, dans ce cas, le montage de l'organe de traction nécessite une courbure de celui-ci et la surface occupée par une partie de fixation est limi- tée par l'encombrement du boîtier, si bien qu'il est diffi- cile en réalité d'agrandir la plaque au-delà de la valeur minimale nécessaire. Compte tenu des considérations qui précèdent, lorsque plusieurs organes de traction sont fixés à une plaque de fixation ou analogue, le procédé classique met en oeuvre actuellement le système des coins. En outre, lorsqu'un écrou est utilisé pour la fixa- tion du dispositif d'ancrage formé d'un faisceau de plu- sieurs organes de traction, la déformation provoquée par la force de traction appliquée à un écrou devient si grande que la force de traction appliquée à l'organe de traction est limitée de manière qu'un état stable et fixe soit obtenu. L'invention concerne aussi l'association d'un cer- tain nombre d'organes de traction, pour la mise en oeuvre du procédé de fixation par des écrous, et elle concerne plus précisément un procédé de fixation de la tête d'un dispositif d'ancrage de fondation qui permet la fixation de plusieurs organes de traction à un seul emplacement. Dans le procédé de fixation de l'invention, plu- sieurs organes de traction sont fixés à un corps d'une structure en béton, en plusieurs étapes, afin que plusieurs organes de traction puissent être fixés par des écrous. Plus précisément, un nombre prédéterminé d'organes de trac- tion est fixé à chacun de plusieurs disques d'ancrage cons- tituant des plaques de fixation, si bien que plusieurs écrous sont placés collectivement dans une zone limitée, c'est-à-dire une certaine zone délimitée au-dessus du corps de la structure en béton sans que la surface de la partie de fixation soit accrue de façon importante, et le disposi- tif d'ancrage est fixé d'une manière qui correspond au diamètre du trou percé pour le dispositif d'ancrage. En outre, les organes de traction sont fixés un à un si bien qu'une déformation excessive de l'écrou est évitée. Le disque d'ancrage a des trous débouchants en nombre égal au nombre des organes de traction constituant le dispositif d'ancrage, alors que la tête de chaque organe de traction a une partie filetée permettant la fixation de l'écrou. Tous les organes de traction sont introduits dans les trous débouchants correspondants de tous les disques d'ancrage qui doivent être serrés. Le disque inférieur d'ancrage ayant la position inférieure par rapport à l'autre disque est monté sur une plaque d'ancrage disposée sur le corps de la structure de béton et ayant une ouverture en son centre. Ainsi, la moitié environ des organes de traction est d'abord mise sous tension et fixée au disque inférieur. Ensuite, les organes restants sont tendus et fixés sur le disque supé- rieur monté sur plusieurs écrous fixés sur le disque infé- rieur, tous les organes de traction passant dans ce disque. Il est avantageux d'utiliser, comme organe de trac- tion, non seulement la barre d'acier PC, le fil d'acier PC et un brin d'acier PC formé d'acier PC ordinaire mais aussi une tige de matière plastique FRP armée de fibres de car- bone ou analogue. En outre, la partie filetée de l'organe de traction formé d'une barre d'acier PC est formée par filetage direct de sa périphérie externe, et celle de l'organe de traction formé d'un autre matériau est réalisée par emmanchement à force d'un organe de serrage muni d'un filetage sur l'organe de traction ou par association d'un manchon et de l'organe de traction, grâce à l'action d'adhérence d'un coulis placé à l'intérieur du manchon. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexes sur lesquels: Les figures 1 et 2 sont des coupes représentant un dispositif d'ancrage de fondation en position montée, la figure 1 représentant le cas dans lequel le dispositif d'ancrage est incliné par rapport à l'axe vertical et la figure 2 représentant le cas dans lequel le dispositif d'ancrage est placé verticalement; Les figures 3 à 6 sont des vues en élévation laté- rale de divers exemples d'organes de traction destinés à la mise en oeuvre de l'invention, la figure 3 représentant un exemple d'organe de traction formé d'une barre d'acier PC, la figure 4 un autre exemple d'organe formé d'un faisceau de brins d'acier PC, la figure 5 un autre exemple d'organe formé d'une barre d'acier filetée sur toute la longueur, et la figure 6 représentant un autre exemple d'organe de trac- tion formé d'une tige de matière plastique armée de fibres; la figure 7 est une coupe agrandie du dispositif de la figure 6, montrant comment la tige de matière plastique armée de fibres est munie de la partie filetée à son extré- mité, par recouvrement de la tige d'un manchon dont la périphérie externe est filetée, puis par remplissage de l'intérieur du manchon par un coulis, et par association du manchon et de la tige par adhérence du coulis ou par une force de frottement; la figure 8 est une vue en élévation représentant un exemple de fabrication d'organe de traction dans le cas o plusieurs tiges de matière plastique FRP sont associées sous forme d'un seul organe de traction, et un manchon ayant une périphérie externe filetée est raccordé à l'organe de traction, par un procédé analogue à celui qui est illustré par la figure 7; la figure 9 est une coupe longitudinale suivant la ligne I-I de la figure 10, représentant une partie de fixa- tion dans un mode de réalisation fondamental de l'inven- tion, dans le cas o chaque groupe de quatre organes de traction parmi huit est fixé à l'un de deux disques d'ancrage; la figure 10 est une coupe suivant la ligne X-X de la figure 9; la figure 11 est une coupe suivant la ligne Y-Y de la figure 9; les figures 12 et 13 sont des coupes d'un autre mode de réalisation de l'invention, dans le cas o chaque groupe de trois organes de traction parmi six est fixé à l'un de deux disques d'ancrage; et les figures 14 à 19 sont des vues en élévation illustrant le procédé de l'invention, de la période d'ins- tallation d'un disque inférieur d'ancrage jusqu'à la période de fixation de l'organe de traction au disque supérieur. Les figures 1 et 2 illustrent un procédé selon l'in- vention destiné à la fixation d'un dispositif d'ancrage de fondation T enrobé dans le sol, à une masse ou un corps K d'une structure de béton, afin que la masse K puisse résis- ter à la pression du sol et à la pression hydraulique ou afin que la structure soit elle-même stabilisée et ne puisse pas flotter, en présence d'eau souterraine. Plus précisément, plusieurs organes de traction 1 constituant le dispositif T d'ancrage de fondation sont fixés individuel- lement par des écrous 2 à la masse K de la structure de béton, dans une région limitée. Comme représenté sur les figures 3 à 6, l'organe 1 de traction a une première extrémité placée du côté d'une partie de fixation qui a une partie filetée, et l'autre extrémité à laquelle est fixé un embout métallique dans la fondation est raccordée comme représenté sur les figures 1 et 2. L'âme de l'organe de traction est avantageusement formée d'acier PC ou d'une tige de matière plastique armée de fibres (appelée tige FRP dans la suite). Le dispositif d'ancrage T est introduit dans un trou S percé dans la fondation à travers la masse K de la struc- ture de béton comme représenté sur les figures 1 et 2 et est enrobé dans le sol par fixation de l'embout T dans un matériau 3 formant un coulis, par exemple du mortier intro- duit dans le trou 5, afin que le dispositif T d'ancrage puisse résister à la force de traction appliquée par l'organe de traction 1. Une force de traction est appliquée au dispositif d'ancrage T après que le coulis 3 a durci, si bien que le corps K reçoit une force destinée à le tirer du dispositif d'ancrage T vers la fondation. Les figures 3 à 6 représentent divers types d'organes 1 de traction qui peuvent être utilisés selon l'invention. La figure 3 représente un exemple d'organe de trac- tion 1 qui est formé d'une barre d'acier PC qui est filetée du côté de fixation, et la figure 5 représente un autre exemple d'organe de fixation 3 qui est formé d'une barre d'acier filetée sur toute sa longueur (sous forme d'une barre déformée) ayant un filetage déformé sur toute sa longueur. L'organe 1 de traction représenté sur la figure 3 a un diamètre compris entre environ 9 et 32 mm, et l'organe de traction représenté sur la figure 5 a un diamètre d'en- viron 23 à 32 mm. La figure 4 représente un autre exemple d'organe de traction 1 formé d'un faisceau de plusieurs fils d'acier PC ou plusieurs brins d'acier PC, avec une partie filetée formée à la périphérie externe d'un organe la de serrage emmanché à force sur le manchon des brins d'acier PC. La partie filetée de l'organe de serrage la a un diamètre compris entre environ 42 et 110 mm. La figure 6 représente un autre exemple de l'organe de traction 1 qui est formé de la tige FRP, l'organe étant réalisé par mise en forme d'une tige de FRP dans laquelle la matière plastique est armée de fibres telles que de fibres de carbone ou de verre, afin qu'elle ait la configu- ration d'une tige. Une partie filetée de cet organe de traction est formée à la périphérie externe d'un manchon lb emmanché à force sur la tige FRP, et est analogue à la partie filetée représentée sur la figure 4. Cette partie filetée a un diamètre d'environ 30 mm. En outre, l'organe 1 de traction a une longueur 26448 19 d'environ 200 à 300 mm dans la partie filetée, afin que le corps de l'organe de traction 1 puisse s'allonger dans les différentes étapes du procédé et permette l'application de la force de traction au disque d'ancrage 6. Comme représenté sur la figure 7, la tige de matière plastique FRP et le manchon lb sont raccordés par formation d'une cavité dans le manchon lb et introduction de la tige dans la cavité, avec coulée d'un coulis 4, par exemple un mortier résistant à la compression qui présente une bonne adhérence à la fois vis-à-vis de la tige et du manchon lb. Des nervures en saillie sont formées à la périphérie interne de la cavité du manchon lb et des saillies ana- logues à celles d'une barre d'acier déformée sont réalisées à la surface périphérique de la tige FRP afin que l'adhé- rence du coulis 4 soit accrue. La tige de matière plastique FRP a un diamètre aussi faible que 8 mm environ, mais une telle tige a une résis- tance à la traction pratiquement égale à celle de chacun des organes de traction 1. Ainsi, dans le cas o la tige FRP est utilisée comme organe de traction 1, le trou S utilisé pour ce dispositif T d'ancrage a un faible diamètre et, en outre, un grand nombre de telles tiges FRP sont disposées dans le trou S du même diamètre. En outre, comme représenté sur la figure 8, étant donné que la tige FRP a un faible diamètre, un grand nombre de tiges, neuf au maximum, sont introduites dans un manchon lb, et le faisceau des tiges est utilisé comme un seul organe de traction 1. Dans ce cas, le manchon lb a un diamètre d'environ 70 mm. La figure 9 illustre le procédé de fixation du dis- positif d'ancrage selon l'invention dans le cas o la tige FRP est utilisée comme organe de traction 1. Comme l'in- dique la figure 9, plusieurs organes de traction 1 sont fixés séparément à plusieurs disques d'ancrage 61 et 62 à l'aide d'écrous 2. Les disques d'ancrage 61 et 62 sont montés sur- une plaque d'ancrage 5. Cette plaque 5 est placée à la surface 26448 9 g du corps K de la structure de béton afin que celui-ci soit protégé et que les disques 61 et 62 d'ancrage soient stables. En outre, la plaque d'ancrage 5 a une ouverture 5a par laquelle tous les organes 1 de traction peuvent passer. Tous les disques d'ancrage 61 et 62 ont des trous débouchants 6a en nombre égal au nombre des organes de traction 1 du dispositif d'ancrage T, et permettent aussi l'introduction des parties filetées correspondantes. Les organes 1 de traction sont fixés séparément aux deux disques d'ancrage 61 et 62, par exemple comme représenté sur les figures 10 et 11 qui sont des coupes suivant les lignes X-X et Y-Y de la figure 9, respectivement. Les figures 9 à 11 représentent un mode de réalisa- tion dans lequel chacun de quatre organes de traction parmi huit est monté sur l'un de deux disques d'ancrage 61 et 62. Comme le trou S percé dans un seul dispositif d'ancrage T a habituellement un diamètre compris entre environ 100 et mm de diamètre, huit tiges FRP au plus utilisées comme organes 1 sont introduites dans le trou S d'une telle dimension. Le nombre d'étages de disques d'ancrage 6 est au plus égal à deux pour le trou d'environ 100 à 200 mm de diamètre et pour huit organes de traction 1, compte tenu de l'espace limité à l'emplacement de fixation. Comme indiqué sur les figures 10 et 11, les organes 1 de traction sont disposés concentriquement à intervalles angulaires réguliers autour du centre des disques 61 et 62, pour des raisons d'équilibre et d'espacement dans l'opéra- tion de fixation des écrous 2. Les figures 12 et 13 représentent un autre mode de réalisation dans lequel chaque groupe de trois organes de traction 1 parmi six est fixé à l'un de deux étages. Les figures 12 et 13 sont des coupes correspondant aux figures et 11 respectivement. On décrit maintenant le procédé selon l'invention en référence aux figures 14 à 19. D'abord, le disque inférieur d'ancrage 61, dans lequel passent tous les organes de traction 1, par des trous correspondants 6a, est monté sur le plaque 5 d'ancrage placée à la surface du corps K de la structure de béton comme représenté sur la figure 14. Comme l'indique la figure, la plaque d'ancrage 5 a, à sa face supérieure, une gorge 5b dans laquelle le disque 61 est fixé, pour la commodité du positionnement du disque 61 par rapport à la plaque 5 d'ancrage. Ensuite, une barre de traction 7 est raccordée au manchon lb fixé au disque 6 d'ancrage et recouvre le nombre prédéterminé d'organes 1 de traction et un support 8 de réaction est placé sur le disque d'ancrage 6î. La barre 7 de traction est serrée successivement par le piston d'un vérin hydraulique, par exemple un vérin à trou central, comme représenté sur la figure 16. La force de réaction est encaissée par le support 8, le piston sor- tant sous l'action de la pression hydraulique afin que les organes de mise sous traction soient tendus. Ensuite, l'écrou 2 est vissé sur le manchon lb de l'organe 1 vers la position de tension, et est alors serré si bien que l'organe 1 est fixé sur le disque inférieure 61, comme représenté sur la figure 17. Les opérations des figures 15 à 17 sont répétées pour tous les organes de traction, c'est-à-dire quatre organes 1 dans ce mode de réalisation, qui sont fixés aux disques inférieurs 61, si bien que la fixation de la moitié inférieure de tous les organes 1 de traction est terminée comme représenté sur la figure 18. En outre, comme l'indique la figure 19, le disque supérieur 62 d'ancrage dans lequel passent tous les organes de traction 1, dans des trous correspondants 6a, est monté sur les écrous 2 des organes 1 qui sont totalement fixés au disque inférieur 61. Les opérations illustrées par les figures 15 à 17 sont alors réalisées, le support 8 de réaction étant placé sur le disque inférieur 61 ou le disque supérieur 62, la barre 7 de traction étant raccordée au manchon lb et il l'écrou 2 étant serré sur le manchon lb après que la barre 7 a été tirée par le vérin hydraulique 9, dans le cas des quatre organes restants de traction 1. Au moment o les quatre organes restants de traction 1 ont été totalement fixés au disque supérieur 62, l'opération de fixation de tous les organes de traction 1 est terminée et la partie de fixation est achevée comme représenté sur la figure 9. Le disque inférieur d'ancrage 61 est réalisé avec une épaisseur relativement grande car le disque inférieur 61 supporte les forces de traction de tous les organes 1. D'autre part, le disque supérieur 62 est relativement mince car la force est transmise partiellement à l'écrou 2 placé sous le disque supérieur 62. En outre, bien que la configuration plane du disque 6 ne soit pas primordiale, une forme circulaire est préfé- rable, comme indiqué dans ce mode de réalisation, pour la réduction de la dimension de la partie de fixation et pour le rendement de fabrication. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fixation de la tête d'un dispositif d'ancrage de fixation, ce dispositif d'ancrage (T) compre- nant plusieurs organes de traction (1) qui ont chacun une partie filetée à leur tête, les organes de traction étant fixés à plusieurs disques d'ancrage (6) placés sur le corps d'une structure et ayant des trous débouchants en nombre égal au nombre d'organes de traction qui sont fixes à l'aide d'écrous (2) en nombre égal au nombre des organes de traction, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: l'introduction des têtes filetées (lb) de tous les organes de traction (1) à travers le disque inférieur d'ancrage (61), la mise sous tension d'un nombre prédéterminé d'organes (1) afin que ce nombre prédéterminé d'organes de traction soient fixés au disque inférieur (61) un par un, la disposition du disque supérieur (62) d'ancrage sur plusieurs écrous (2) destinés à fixer le nombre prédé- terminé d'organes de traction, et la mise sous tension des organes restants de trac- tion (1) de manière que ces organes soient fixés un à un au disque supérieur d'ancrage (62). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de traction (1) est une barre d'acier PC ayant une extrémité filetée. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de traction (1) est une barre d'acier filetée sur toute sa longueur. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de traction (1) est un brin d'acier PC, et une partie filetée de l'organe de traction est formée à la périphérie externe d'un organe de serrage emmanché à force sur une extrémité de l'organe de traction. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de traction (1) comprend un faisceau de fils d'acier ou de brins d'acier PC, et une partie filetée 26448 9 de l'organe de traction est formée à la périphérie externe d'un organe de serrage emmanché à force à une extrémité de l'organe de traction. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de traction (1) comporte une tige de matière plastique armée de fibres, et une partie filetée de l'organe de traction est formée à la périphérie externe d'un manchon associé à une extrémité de l'organe de trac- tion par l'intermédiaire d'un coulis. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de traction (1) comporte un faisceau de plusieurs tiges de matière plastique armée de fibres, et une partie filetée de l'organe de traction est formée à la périphérie externe d'un manchon associé à l'extrémité de l'organe de traction par l'intermédiaire d'un coulis. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de disques d'ancrage (61, 62) est égal à deux, et tous les organes de traction sont fixés séparément en deux étapes. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que trois ou quatre organes de traction (1) sont fixés au disque respectif d'ancrage.