Brevet FR2678036A1 — publié le 19921224

La présente invention concerne un dispositif de blocage pour câble sous tension, destiné à être installé en un point intermédiaire d'au moins un câble sous tension pour le relier à une structure fixe et comprenant deux plaques ayant chacune au moins un alésage aligné avec celui de l'autre plaque pour le passage d'un câble, chaque alésage comportant une partie conique, qui est évasée vers l'extérieur de la plaque correspondante et qui est alignée et fait face à la partie conique de l'alésage de l'autre plaque, un jeu de clavettes coniques étant engagé dans la partie conique de chaque alésage et faisant partiellement saillie à l'extérieur de la plaque correspondante, et un jeu de boulons et écrous de serrage pour serrer les deux plaques l'une vers l'autre pour bloquer le câble par rapport aux plaques par l'intermédiaire des clavettes coniques. La présente invention est applicable notamment, mais non exclusivement, à des ouvrages en béton dans lesquels au moins un élément en béton est post-contraint par au moins un câble tendu de grande longueur. Usuellement, le câble est ancré par ses deux extrémités sur l'élément en béton à post-contraindre. Toutefois, certaines réglementations exigent que la longueur libre du câble entre deux ancrages ne dépasse pas une valeur prédéterminée. En conséquence, lorsque l'élément en béton à post-contraindre a une longueur qui dépasse nettement ladite longueur prédéterminée, il est nécessaire de prévoir au moins un dispositif de blocage, qui est serré sur le câble en un point choisi entre ses deux extrémités et qui est fixé à l'élément en béton à post-contraindre.A cet effet, on peut utiliser un dispositif de blocage tel que défini plus haut, dont l'une des deux plaques est reliée à l'élément en béton à post-contraindre pour reprendre une partie des efforts appliqués au câble. Dans ces conditions, comme cela sera expliqué en détail plus loin, il existe un risque de glissement entre le câble et les clavettes coniques qui servent à serrer le câble et à le bloquer par rapport aux deux plaques sus-indiquées. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un dispositif de blocage qui soit plus sûr que le dispositif de blocage défini plus haut. A cet effet, le dispositif de blocage de la présente invention est caractérisé en ce qu'une troisième plaque ou plaque intermédiaire est disposée entre les deux plaques ou plaques extérieures et comporte au moins un alésage, qui est aligné avec une paire d'alésages des deux plaques extérieures et à travers lequel le câble passe librement, en ce que les deux jeux de clavettes engagés dans les parties coniques alignées des plaques extérieures prennent appui respectivement contre les faces opposées de la plaque intermédiaire, et en ce que la plaque intermédiaire comporte des moyens permettant sa fixation à ladite structure fixe. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui est donnée en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 montre de manière schématique et en coupe longitudinale un dispositif de blocage de type connu. La figure 2 est une vue semblable à la figure 1 montrant, sous sa forme la plus simple, un dispositif de blocage conforme à la présente invention. La figure 3 est une vue partielle en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 montre, en coupe longitudinale, une clavette de serrage utilisée dans le dispositif de blocage. La figure 5 montre, en partie en coupe longitudinale et en partie en élévation, une forme concrète de réalisation du dispositif de blocage selon l'invention. La figure 6 est une vue en bout du dispositif de blocage de la figure 3. Le dispositif connu de blocage montré dans la figure 1 comporte deux plaques 1 et 2, ayant chacune au moins un alésage 3, 4. Les deux alésages 3 et 4 sont alignés et ont un diamètre suffisant pour permettre le libre passage d'un câble 5 à travers eux (dans le cas où le dispositif de blocage est destiné à être installé sur un faisceau de câbles, chacune des deux plaques 1 et 2 comportera un nombre d'alésages 3 ou 4 égal au nombre de câbles). Chacun des deux alésages 3 et 4 comporte une partie conique 6 ou 7, qui s'évase vers l'extérieur de la plaque correspondante. Plus précisément, les deux parties coniques 6 et 7 sont alignées et se font mutuellement face dans l'intervalle entre les deux plaques 1 et 2. Dans chacun des deux espaces annulaires formés entre le câble 5 et chacune des deux parties coniques 6 et 7 est disposé un jeu de clavettes coniques 8 ou 9. Chaque jeu de clavettes comporte par exemple trois clavettes 8 ou 9, chaque clavette 8 ou 9 s'étendant dans le sens circonférentiel sur un peu moins de 120'. Comme cela est montré dans la figure 1, chaque clavette 8 est adossée à une des clavettes 9, mais il est également possible de réaliser chaque paire de clavettes adossées 8 et 9 sous la forme d'une seule clavette bi-conique. Les deux plaques 1 et 2 sont serrées l'une vers l'autre par un jeu de boulons 11 et écrous 12 de serrage, les tiges filetées des boulons 11 traversant librement des trous alignés prévus dans les plaques 1 et 2 comme montrées dans la figure 1. Lorsque les écrous 12 sont vissés sur les tiges filetées des boulons 11, les clavettes coniques 8 et 9 s'enfoncent respectivement dans les parties coniques 6 et 7 des alésages 3 et 4 et serrent fermement le câble 5 pour le bloquer dans lesdits alésages. On va maintenant expliquer le fonctionnement du dispositif de blocage connu à l'aide d'un exemple. Sur la figure 1, on a désigné par P les forces appliquees à chacune des deux plaques 1 et 2 par la totalité des boulons Il et écrous 12, et par F une force que l'on désire transmettre au câble 5. Usuellement, la force F a transmettre au câble 5 est appliquée à l'une des deux plaques 1 et 2, par exemple à la plaque 2 comme montrée dans la figure 1, cette plaque etant en appui sur une structure fixe ou reliée à celle-ci par exemple par les boulons 11.Si la tension du câble 5 avait une valeur T avant application de la force F, la tension du câble prend une valeur T + F/2 dans la partie du câble 5 située à droite de la plaque 2 et une valeur T - F/2 dans la partie du câble 5 située à gauche de la plaque 1, après application de la force F à la plaque 2. Pour fixer les idees on supposera par exemple que T = 330 t, F = 40 t et P = 100 t. On voit que pour transmettre la force F de 40 t au câble 5, sans glissement des clavettes 8 et 9 par rapport au câble 5, il faut que la force totale de frottement entre les clavettes 8 et 9 et le câble 5, qui est engendrée par la force de serrage P des boulons 11 et écrous 12, soit plus grande que la force F. On sait que tout boulon, lorsque l'écrou y associé est serré, subit, sous l'effet des forces de réaction exercée sur le boulon et sur l'écrou par les pièces serrées entre eux, un allongement dont la valeur est sensiblement proportionnelle à l'effort de serrage. Dans le présent exemple, on supposera que lorsque les écrous 12 sont serrés pour donner un effort total de serrage de 100 t, mais avant que la force F ne soit appliquée, chacun des boulons 11 subit un allongement Al. Ensuite, lorsque la force F est appliquée à la plaque 2, les clavettes 9 s'enfoncent plus profondément à l'intérieur des parties coniques 7 des alésages 4. Il en résulte que l'intervalle entre les deux plaques 1 et 2 se rétrécit et, sous l'effet de leur tension interne, les boulons 11 se raccourcissent.Il en résulte que l'effort de serrage exercé par les boulons 11 et les écrous 12 diminue proportionnellement au raccourcissement des boulons 11, c'est-à-dire proportionnellement à l'enfoncement supplémentaire des clavettes 9 dans les parties coniques 7 dû à l'application de la force F à la plaque 2. Partant des hypothèses faites plus haut, le tableau cidessous indique les valeurs des forces d'enfoncement des clavettes dans leur partie conique respective et les valeurs de la force totale de frottement pour diverses valeurs de l'enfoncement supplémentaire e des clavettes 9 dans les parties coniques 7 dû à l'application de la force F, e étant exprimé en fonction de l'allongement initial a1 des boulons 11. Dans le tableau ci-dessous, Fel désigne la force d' enfoncement des clavettes 8 dans la partie conique 6 de l'alésage 3 de la plaque 1, Fe2 désigne la force d'enfoncement des clavettes 9 dans la partie conique 7 de l'alésage 4 de la plaque 2 et Ff désigne la force totale de frottement entre les clavettes 8 et 9 et le câble 5, qui résulte de la force totale d'enfoncement Fel + Fe2.F, P, e et Al ont les significations déjà indiquées plus haut. Ff a été calculé par les formules usuelles en supposant que le coefficient de frottement entre chacune des plaques 1 et 2 et le jeu respectif de clavettes 8 ou 9 et entre chaque Jeu de clavettes 8 ou 9 et le câble 5 est égal à 0,1, et que l'angle de coin des clavettes 8 et 9 est égal à 8-30. F 0 40 40 40 (tonnes) e 0 #l/2 3#l/4 #l P 100 50 25 0 (tonnes) Fel = P 3~00 100 50 25 0 Fe2 = P + F (tonnes) 100 90 65 40 Fe1 + Fe2 (tonnes) 200 140 90 40 Ff 152 (tonnes) 152 106 68 30 D'après le tableau ci-dessus, on voit que si l'enfoncement supplémentaire e des clavettes 9 dans la partie conique 7 de l'alésage 4 est égal à la moitié ou même au trois quart de l'allongement initial hl des boulons 11, la valeur de la force totale de frottement Ff reste supérieure à la valeur de la force F à transmettre au câble 5, de sorte que cette dernière force peut être intégralement transmise au câble sans glissement de celui-ci entre les clavettes.Par contre, si l'enfoncement supplémentaire e des clavettes 9 est égal à l'allongement initial #1 des boulons 11, la valeur de la force de frottement Ff devient inférieure à la force F, de sorte que le câble 5 glisse entre les clavettes. Le câble 5 commence même à glisser pour une valeur de e comprise entre 3#1/4 et Al. Comme le degré d'enfoncement des clavettes 8 et 9 dans les alésages respectifs est difficilement maîtrisable, il en résulte qu'avec le dispositif de blocage connu il existe un risque de glissement du câble 5 entre les clavettes 8 et 9 lorsqu'une force à transmettre au câble 5 est appliquée à l'une des deux plaques 1 et 2. La présente invention permet d'éviter ce risque en prévoyant une plaque supplémentaire 13 (figure 2), qui comporte au moins un trou 14 pour le passage du câble 5 et qui est disposée entre les deux plaques 1 et 2, pratiquement sans contact avec celles-ci, c'est-à-dire sans que des forces substantielles dirigées parallèlement à l'axe du câble 5 puissent être transmises de la plaque 13 à la plaque 1 ou à la plaque 2. Les boulons 11 passent librement à travers des trous lisses prévus dans la plaque 13 et alignés avec les trous lisses prévus dans les plaques 1 et 2 pour ces mêmes boulons.La partie la plus épaisse des clavettes 8, à l'extérieur de la partie conique 6 de l'alésage 3, prend appui sur un des deux bords circulaires du trou 14, d'un côté de la plaque 13, tandis que la partie la plus épaisse des clavettes 9 prend appui sur le bord circulaire opposé du trou 14, de l'autre côté de la plaque 13. Pour le reste, le dispositif de blocage de la présente invention, montré sur la figure 2, est semblable à celui de la figure 1. Avec le dispositif de blocage de la présente invention, la force F à transmettre au câble 5 est appliquée non pas à l'une des deux plaques 1 et 2, mais à la plaque 13. Dans ces conditions, la force F est appliquée à l'un des deux jeux de clavettes, par exemple aux clavettes 8, qui transmettent cette force directement au câble 5, par frottement, sans s'enfoncer davantage dans la partie conique 6 de l'alésage 3. En effet, la plaque 1 n'étant en appui sur aucune structure fixe, la force F ne provoque donc pas un enfoncement supplémentaire des clavettes 8 dans la partie conique 6 de l'alésage 3. En conséquence, les boulons 11 ne tendent pas à se raccourcir et la force initiale de serrage, réglée par les boulons 12, est intégralement maintenue, de sorte qu'il n'y a pas de risque de glissement du câble 5 entre les clavettes 8 ou 9. De préférence, le rayon rl (figure 3 > de la surface cylindrique intérieure de chaque clavette 8 ou 9 est légèrement plus petit (1 à 3 dixième de mm > que le rayon extérieur r2 du câble 5 à l'état tendu, de telle sorte que, avant serrage complet, les clavettes 8 ou 9 soient en contact avec le câble 5 le long de deux génératrices espacées de celui-ci comme montré dans la figure 3. De même, pour toute section droite de la partie conique 6 ou 7 de l'alésage 3 ou 4, le rayon extérieur R1 de la section de l'une quelconque des clavettes 8 ou 9 est légèrement plus petit (1 à 3 dixième de mm) que le rayon intérieur R2 de la section de la partie conique 6 ou 7 de l'alésage 3 ou 4, de sorte que, avant serrage complet, chaque clavette 8 ou 9 soit en contact avec la partie conique 6 ou 7 seulement le long d'une génératrice de sa surface conique comme cela est également montré dans la figure 3. Dans cette figure, la différence entre les rayons rl et r2 et la différence entre les rayons R1 et R2 ont été volontairement exagérées seulement à des fins d' illustration de ce qui vient d'être décrit. En outre, chaque des clavettes 8 et 9 a un angle de coin a (figure 4) qui, de préférence, n'est pas inférieur à 8 30 pour un câble 5 en acier et des clavettes 8 et 9 en acier. Dans ces conditions, le serrage du câble 5 par les clavettes 8 et 9 est réversible, c'est-à-dire qu'il est possible de faire en sorte que les clavettes 8 et 9 cessent de serrer le câble 5 en desserrant les écrous 12 et le dispositif de blocage peut être démonté si on le désire. On notera en outre que la surface cylindrique intérieure 15 des clavettes 8 et 9 est lisse comme cela apparaît notamment dans la figure 4. On évite ainsi d'endommager le câble 5 lorsque les clavettes 8 et 9 sont serrées sur celui-ci. Avec le dispositif de blocage de la présente invention, les clavettes 8 et 9, lorsqu'elles sont serrées sur le câble 5, ne glissent pas par rapport à celui-ci malgré leur surface cylindrique intérieure lisse 15. Le dispositif de blocage qui a été décrit ci-dessus est prévu pour bloquer un seul câble ou toron 5. Dans la pratique, les dispositifs de blocage de ce genre sont généralement conçus pour bloquer plusieurs câbles ou torons de câble à la fois. Les figures 5 et 6 montrent, à titre d'exemple, un dispositif de blocage selon l'invention permettant de bloquer dix neuf câbles ou torons de câbles à la fois. Les éléments du dispositif de blocage des figures 5 et 6, qui sont identiques ou qui jouent le même rôle que ceux du dispositif de blocage de la figure 2, sont désignés par les mêmes numéros de référence et ne seront donc pas décrits à nouveau en détail. Comme montré dans la figure 6, la plaque 1 comporte dix neuf alésages 3, à travers lesquels passent les dix neuf câbles ou torons 5, respectivement. Chaque alésage 3 comporte une partie conique semblable à la partie conique 6 de la figure 2, et chaque partie conique contient un Jeu de clavettes de serrage 8, par exemple trois clavettes 8. De même, la plaque 13 comporte dix neuf trous 14, dont les axes sont respectivement alignés avec ceux des alésages 3, et la plaque 2 comporte également dix neuf alésages 4, dont les axes sont respectivement alignés avec ceux des trous 14 de la plaque 13. Chaque alésage 4 comporte une partie conique semblable à la partie conique 7 de la figure 2 et chaque partie conique contient un Jeu de clavettes de serrage 9, par exemple trois clavettes 9 pour serrer l'un des dix neuf câbles 5. Comme montré dans la figure 5, la plaque intermédiaire 13 peut avantageusement comporter, dans chacune de ses deux faces opposées, un évidement 16 à fond plat, dont le contour, par exemple circulaire, correspond au contour extérieur des plaques 1 et 2. Chacune des deux plaques 1 et 2 est partiellement engagée dans l'un des deux évidements 16 de la plaque 13. Un joint annulaire d'étanchéité 17 est de préférence interposé entre la plaque intermédiaire 13 et chacune des deux plaques extérieures 1 et 2, dans la région du bord extérieur de celles-ci, comme montré dans la figure 5. Ainsi, les espaces entre la plaque 13 et chacune des deux plaques 1 et 2 et les trous coniques dans lesquels se trouvent les clavettes 8 et 9 sont protégés contre les infiltrations de poussière et d'humidité. Les deux joints 17 doivent être en une matière facilement compressible ou déformable de telle sorte que, en service, ils ne transmettent pratiquement aucun effort de la plaque î ou 2 à la plaque 13, ou vice versa, dans une direction parallèle aux axes des câbles 5. Pour permettre la fixation de la plaque 13 à une structure fixe, par exemple une structure en béton, la plaque 13 est par exemple rendue solidaire d'une plaque 18, perpendiculaire à la plaque 13, l'ensemble des deux plaques 13 et 18 étant rigidifié par des goussets de renfort, par exemple quatre goussets 19. Les plaques 13 et 18 et les goussets 19 peuvent être par exemple fixés les uns aux autres par soudage ou ils peuvent être réalisés d'une seule pièce par moulage. Comme montré dans les figures 5 et 6, la plaque 18 comporte un certain nombre de trous 21, par exemple quatre trous pour des vis ou des goujons de fixation 22 (montrés uniquement de manière schématique dans la figure 6) pour la fixation du dispositif de blocage sur la structure fixe 23. Il va de soi que la forme d'exécution de la présente invention qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi notamment que la fixation de la plaque intermédiaire 13 à une structure fixe peut être effectuée d'une manière différente de celle montrée dans les figures 5 et 6. Par exemple, la plaque 13 pourrait avoir des dimensions plus grandes que celles montrées dans les figures 5 et 6 et les trous pour le passage des vis de fixation pourraient être formés directement dans la plaque 13 radialement à l'extérieur des plaques 1 et 2. Dans ce dernier cas, la structure fixe de support devra alors comporter une ouverture pour le passage des câbles 5. REVEEDIGATIONS S Dispositif de blocage pour câble sous tension, destiné à être installé en un point intermédiaire d'au moins un câble (5) sous tension pour le relier à une structure fixe (23), et comprenant deux plaques (1 et 2 > ayant chacune au moins un alésage (3) aligné avec celui (4) de l'autre plaque pour le passage du câble, chaque alésage comportant une partie conique (6 ou 7) qui est évasée vers l'extérieur de la plaque correspondante Cl ou 2) et qui est alignée et fait face à la partie conique de l'alésage de l'autre plaque, un jeu de clavettes coniques (8 ou 9) étant engagé dans la partie conique (6 ou 7) de chaque alésage (3 ou 4) et faisant partiellement saillie à l'extérieur de la plaque correspondante (1 ou 2), et un Jeu de boulons (11) et écrous de serrage (12) pour serrer les deux plaques (1 et 2) l'une vers l'autre pour bloquer le câble (5) par rapport aux plaques par l'intermédiaire des clavettes coniques (8 et 9), caractérisé en ce qu'une troisième plaque ou plaque intermédiaire (13) est disposée entre les deux plaques ou plaques extérieures (1 et 2) et comporte au moins un alésage (14), qui est aligné avec une paire d'alésages (3,4) des deux plaques extérieures et à travers lequel le câble (5) passe librement, en ce que les deux jeux de clavettes (8 et 9) engagés dans les parties coniques alignées ((3 et 7) des plaques extérieures (1 et 2) prennent appui respectivement contre les faces opposées de la plaque intermédiaire (13), et en ce que la plaque intermédiaire comporte des moyens 2.- Dispositif de blocage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque intermédiaire (13) comporte dans chacune de ses deux faces opposées un évidement (16) dont le 1 contour correspond au contour extérieur des plaques extérieures (1 et 2), et en ce que chacune des plaques extérieures est partiellement engagée dans l'un des évidements (16) de la plaque intermédiaire (13). 3.- Dispositif de blocage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un joint annulaire d'étanchéité (17 > est interposé entre la plaque intermédiaire (13) et chacune des plaques extérieures Cl et 2). 4.- Dispositif de blocage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que chaque clavette conique a un angle de coin (a) qui n'est pas inférieur à 8 30 pour un câble en acier et des clavettes en acier, de telle sorte que le dispositif de blocage soit réversible. 5.- Dispositif de blocage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacune des clavettes coniques (8 et 9) a une surface cylindrique intérieure (15 > , dont le rayon est plus petit, de quelques dixièmes de millimètre, que le rayon extérieur du câble (5 > à l'état tendu, et une surface conique extérieure, dont toute section perpendiculaire à l'axe du cône a un rayon plus petit, de quelques dixièmes de mlllimètre, que le rayon intérieur de la section correspondante de la partie conique (6 ou 7) de l'alésage (3 ou 4) dans laquelle se trouve la clavette conique. 6.- Dispositif de blocage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les clavettes C8 et 9) ont une surface cylindrique intérieure (15) qui est lisse.