Brevet FR2677677A1 — publié le 19921218

La présente invention concerne les inserts d'ancrage, utilisés dans les traverses en béton pour chemin de fer, pour fixer les attaches de type vissées. Pour fixer les attaches de cette famille on utilise soit un goujon tirefond soit un tirefond. Dans les deux cas cette piece vient se visser dans un insert femelle correspondant, fixé lui-même à demeure dans le béton de la traverse. C'est le vissage de l'écrou sur le goujon tirefond prémonté sur la traverse ou le vissage du tirefond lui-même qui est utilisé pour déformer élastiquement le ressort de l'attache et obtenir l'effort désiré sur le patin du rail. Pour cette famille d'attaches dites vissées, il existe actuellement sur le marché trois systèmes principaux d'ancrage du moyen de vissage dans la traverse. Le premier système utilise un goujon tirefond dont la partie tirefond est vissée et scellée à la résine dans un insert métallique hélicoïdal qui lui-même a été scellé dans le béton de la traverse lors de sa fabrication. Les inconvénients de ce système sont multiples. Le goujon tirefond dépasse nettement de la traverse pour recevoir l'attache de l'écrou, et de ce fait peut être accroché. D'autre part cette fixation n'est pas isolante électriquement malgré la résine de scellement et toute l'isolation repose sur le système d'attache lui-même. Enfin ce système provoque un encastrement du goujon sans flexibilité transversale possible. Le deuxième système utilise un tirefond à filets carrés que l'on vient visser dans un insert en plastique lui-même serti dans une coquille métallique qui lui fait office de gaine. L'ensemble insert plastique plus coquille métallique forme un tout, scellé dans la traverse lors de sa fabrication. Un léger jeu entre insert plastique et métallique permet d'accepter l'écart de coefficient de dilatation entre plastique et métal, lequel est solidaire du béton. Tout en ayant de bonnes performances techniques ce système est cependant coûteux, et a une étanchéité moyenne et n'a aucune élasticité transversale pour accompagner les légers mouvements de flexion du tirefond générés par le travail de la fixation élastique du rail. Le troisieme systeme utilise un tirefond vissé dans une gaine en plastique épaisse, la gaine étant elle-même scellée dans le béton. C'est le plus mauvais des trois systemes car aux inconvénients du deuxième système on ajoute une facheuse tendance au fluage de la gaine en plastique et surtout le contact direct de la gaine en plastique avec le béton au voisinage de l'orifice en béton dans lequel la gaine est logée ce qui, avec les variations de température et d'hygrométrie, provoque des fissurations de traverses. La présente invention a pour but de résoudre ces difficultés avec un coût modique. On utilise à cet effet une gaine en plastique tres fine, à la fois filetee extérieurement pour recevoir un insert hélicoïdal métallique ou présentant une hélice saillante en plastique, et filetée intérieurement pour recevoir le tirefond, ladite gaine étant scellée dans le béton, et étant caractérisée en outre en ce qu'un vide annulaire d'au moins 10 mm de hauteur et 1 mm d'épaisseur existe entre la surface cylindrique d'extrémité de la collerette de la gaine et l'orifice en béton correspondant. Avantageusement la collerette de la gaine sera pourvue intérieurement sur au moins 3 mm de hauteur de fines ailettes formant un empilage d'anneaux ou une hélice ayant pour axe, l'axe de la gaine. Selon une autre caractéristique un bouchon, possédant une excroissance tubulaire éventuellement elle aussi pourvue d'ailettes, vient compléter le tout de façon à ce que l'excroissance tubulaire du bouchon vienne se loger dans tout ou partie du vide annulaire entre la collerette de la gaine et l'orifice en béton. La description qui suit comprend - la figure I qui est une vue en coupe de la gaine, - la figure 2 qui est une vue en bout de la gaine, - la figure 3 qui est une vue en coupe de la gaine dans le moule de fabrication de la traverse, - la figure 4 qui est une vue en coupe de la traverse terminée au droit d'une extrémité de gaine, - les figures 5 et 6 qui sont des vues en coupe de la collerette de la gaine équipée de son bouchon avec différentes variantes, - la figure 7 qui est une vue en coupe de la gaine équipée de son ti refond. Dans la figure 1 la gaine (1) est en plastique et a une forme tubulaire fermée à une extrémité. Sa paroi extérieure présente une gorge helicoidale (2) destinée à recevoir une garniture helicoidale métallique (3). Comme on le verra ultérieurement cette garniture métallique est destinée à reporter plus efficacement les efforts de traction dans le béton. Neanmoins pour des applications rudimentaires on peut se passer de cette garniture métallique ou réaliser une gaine en plastique présentant une excroissance héico7dale ou des excroissances annulaires pour assurer la même fonction d'ancrage dans le béton sans avoir recours à la garniture métallique hélicoîdale. L'intérieur de la gaine (1) présente également un taraudage (2bis) destiné à recevoir le tirefond. Pour donner une idée des dimensions et sans que cela caractérise spécialement la présente invention la gaine en général a une longueur d'environ 100 à 150 mm et un diamètre d'environ 15 à 30 mm. Le repère (4) désigne les deux (ou plus) excroissances en forme de nervures destinées apres le bétonnage à empêcher la gaine de tourner lors du vissage du tirefond. La forme et le nombre de ces nervures, ainsi que leur position, n'ont qu'une valeur d'exemple et l'on pourra imaginer d'autres dispositions sans sortir du cadre de la présente invention. En (6), sont représentées les fines ailettes circulaires ou hélicoîdales qui garnissent l'extrémité de la collerette (5) de la gaine sur au moins 3 mm de hauteur. Ces ailettes sont soit des anneaux concentriques superposés, soit forment une hélice ayant pour axe l'axe de la gaine. Ces fines ailettes sont destinées ultérieurement à venir se déformer au contact du corps du tirefond pour, à la fois donner de l'élasticité transversale, compenser les tolérances et garantir l'étanchéité. Ces ailettes auront une épaisseur inférieure à 2 mm et une largeur (mesurée radialement) inférieure à 4 mm, ladite largeur etant soit constante pour toutes les ailettes soit variable pour former un empilage conique c'est-à-dire qu'en vue de coupe suivant un plan diamétral le profil obtenu en joignant le sommet des ailettes forme soit un cylindre, soit un cône. La figure 2 est une vue en bout de la gaine selon la figure 7 . De fines fentes (7) orientées parallèlement à l'axe de la gaine (1) et débouchant à l'extrémité libre de la collerette (5) peuvent optionnellement être aménagées sur une longueur au plus égale à 30 mm, de façon à permettre des possibilités de déformation transversale plus importante de la collerette (5). La figure 3 représente la gaine (1) mise en place dans le fond du moule. Le repère (8) désigne le fond de moule lui-même. I1 presente une excroissance tubulaire conique (9) dans laquelle vient se loger la collerette (5) de la gaine. La gaine est positionnée verticalement grâce à un petit rebord saillant (10) qui sert à la fois de butée de positionnement d'enfoncement de la gaine (1) dans l'excroissance (9) et de joint d'étanchéité évitant à la laitance du béton (11) de rentrer pendant le remplissage du moule avec ledit béton (11). Pendant le bétonnage et la vibration du béton, la gaine est retenue en position par un mandrin (12) qui peut être soit un type expansible soit un type vissé. La figure 4 représente en coupe l'extrémité de la gaine après démoulage de la traverse. L'excroissance (9) du fond de moule de la figure 3 a laisse la place à un vide annulaire (13) correspondant. La hauteur de ce dernier sera d'au moins 10 mm, et son épaisseur sera d'au moins 1 mm. La figure 5 represente la gaine munie de son bouchon (14). Ce bouchon comprend differentes parties. La partie (15) est l'excroissance tubulaire conique ou cylindrique qui vient se loger dans l'espace annulaire (13). La partie (17) est le sommet du bouchon destiné à être ultérieurement perforé par le tirefond lors du montage. La partie (16) est un rebord sur toute la circonférence évitant les entrées d'eau. Si de l'eau arrivait néanmoins à s'introduire entre le rebord (16) et le béton (11) elle irait dans le vide annulaire (13) et non dans l'intérieur de la gaine (1). Le bouchon pourra préférentiellement être collé à la traverse pour bien solidariser la partie (15) du béton (11). La figure (6) est une variante de la figure 5. L'excroissance (15) du bouchon est ici également garnie de fines ailettes (18) pour augmenter la flexibilité transversale de l'ensemble. A noter que ces ailettes (18) ont été représentées à l'intérieur de l'excroissance (15bis) mais qu'elles peuvent aussi se trouver à l'extérieur, ou des deux côtés en même temps. La figure 7 représente la gaine (1) selon la présente invention, équipée de son tirefond (20). Le tirefond (20) vient se visser dans le taraudage (2bis) correspondant de la gaine. Un jour helicoldal (19) permet une libre dilatation de la paroi de la gaine (1). Seule une faible portion helicoldale de la gaine est comprimée sous l'effet de la traction du tirefond entre les filets (22) du tirefond et la garniture héiicoidale (3). On remarquera que le système d'attache de rail n'a pas été représenté (il en existe beaucoup de types possibles) mais qu'au moment du vissage du tirefond il introduit un effort de traction vers le haut du tirefond Le vide annulaire (13) garantit l'absence de contact entre le tirefond et le bord du trou (24) du béton. Le corps (23) du tirefond (20) peut être conique ou cylindrique au niveau de l'extrémité de la collerette (5) de la gaine une fois le tirefond vissé. Les ailettes (6) de la collerette (5) viennent s'appliquer et se déformer légèrement contre le corps (23) du tirefond (20). Ainsi l'étanchéité est toujours assurée même si le tirefond (20) est soumis à une légère flexion sous l'effet des réactions du système d'attache ou si le tirefond vibre lors des passages de trains sur la voie. Les mouvements de flexion du tirefond, occasionnés par les mouvements du système d'attache qui eux-mêmes sont engendrés par les mouvements et vibrations du rail au passage des trains sont amortis radialement par les ailettes (6) et la gaine (1) et les chocs sur le pourtour du trou (24) en béton sont ainsi atténués. Les ailettes (6) permettent aussi de compenser les tolerances sur le diamètre du corps (23) du tirefond, tolérances qui habituellement sont de l'ordre de 1 mm. Afin de satisfaire à toutes ces conditions d'élasticité transversale, d'étanchéité et de compensation des tolérances, le diamètre intérieur de passage libre mesuré perpendiculairement à l'axe de la gaine (1) entre les sommets des ailettes (6) sera au plus égal au diamètre extérieur minimum du corps du tirefond à l'endroit correspondant quand le tirefond est vissé dans sa portion définive dans la gaine (1). Ainsi les ailettes (6) viendront toujours en contact avec le corps (23) du tirefond et se déformeront légèrement suite à ce contact pour garantir l'étanchéité face à une entre d'eau dans la gaine. La dimension des ailettes, la forme de la surface enveloppe des sommets d'ailettes, le pas entre deux ailettes consécutives et la nature du plastique de ces ailettes seront donc choisis par l'utilisateur en fonction du type de tirefond (20) utilisé, de ses tolérances de réalisation et le cas échéant, si le corps (23) du tirefond est conique, de la précision de positionnement vertical du tirefond par rapport à la gaine. La déformation des ailettes (6) au contact du corps (23) du tirefond ne devra pas conduire à un coincement du tirefond lors du vissage et il devra toujours subsister une possibilité de déformation supplémentaire pour assurer la fonction d'élasticité transversale.Si cette possibilité de déformation à la fois radiale et par flexion des ailettes (6) est jugée insuffisante l'utilisateur pourra adopter un bouchon (14) avec des ailettes (18) sur son excroissance (15) pour augmenter la capabilité de déplacement transversal élastique du corps (23) du tirefond (20). Les ailettes (6) devront être suffisamment flexibles pour ne pas être abimées lors de l'introduction du tirefond. L'introduction du tirefond (20) dans la gaine provoque la perforation de l'opercule (17) qui va ainsi se retrouver en fin de vissage du tirefond dans le fond de la gaine (1). Le reste du bouchon (14) reste en place. La présence de la gaine en plastique (1) isole électriquement le tirefond (20) du béton (11), ce qui permet une meilleure fiabilité des circuits de voie et peut permettre de simplifier en conséquence la conception de l'attache de rail utilisée. On notera que l'utilisateur peut aussi visser dans ladite gaine (1), un goujon tirefond au lieu du simple tirefond (20) sans sortir du cadre de la présente invention. La présente invention concerne essentiellement - la gaine en elle-même avec en particulier la forme ailetée de sa collerette (5), le vide annulaire (13) entre collerette (5) et béton (11) au bord du trou, le bouchon (14) venant se loger dans tout ou partie de ce vide annulaire, - la cooperation de ladite gaine avec le tirefond (20) en particulier au voisinage de l'extrémité de la collerette (5) de la gaine. REVENDICATIONS 1. Ancrage de fixation de traverses de chemin de fer pour fixer les attaches de type vissées, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une gaine plastique (1) tubulaire borgne équipée optionnellement d'une garniture métallique helicoldale (3) vissée sur la périphérie de la gaine, ladite gaine (1) étant mise en place dans le moule de fabrication des traverses pour être ainsi scellée dans le béton (11), ladite gaine (1) étant conçue pour que l'on puisse y visser un tirefond (20), et en ce qu'un vide annulaire d'au moins 10 mm de hauteur et 1 mm d'épaisseur existe entre l'extrémité de la collerette (5) de la gaine et l'orifice (24) en béton correspondant. 2. Ancrage de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de la collerette (5) de la gaine (1) est pourvue sur sa paroi intérieure de fines ailettes circulaires formant un empilage d'anneaux concentriques, ledit empilage ayant au moins 3 mm de hauteur. 3. Ancrage de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de la collerette (5) de la gaine (1) est pourvue sur sa paroi interieure de fines ailettes formant une hélice dont l'axe est l'axe de la gaine (1), la hauteur de cette sorte de taraudage faisant au moins 3 mm. 4. Ancrage de fixation suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'en vue en coupe de la gaine (1) suivant un plan diamétral le profil joignant les sommets des ailettes forme un cylindre. 5. Ancrage de fixation suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'en vue en coupe de la gaine (1) suivant un plan diamétral le profil joignant les deux sommets des ailettes forme un cône. 6. Ancrage de fixation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après démoulage de la traverse on introduit un bouchon (14) sur l'orifice en béton, ledit bouchon présentant une excroissance tubulaire (15) conique ou cylindrique venant se loger dans tout ou partie du vide annulaire (13) existant entre la collerette (5) de la gaine (1) et le bord du trou en béton (24) avoisinant. 7. Ancrage de fixation suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'excroissance tubulaire (15) du bouchon (14) est elle-même garnie d'ailettes (18) sur sa surface intérieure et/ou extérieure. 8. Ancrage de fixation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre intérieur libre mesuré au sommet des ailettes (6) de la collerette (5) de la gaine (1) est au plus égal au diamètre extérieur minimum du corps (23) du tirefond à l'endroit correspondant quand le tirefond est vissé dans la gaine (1) dans sa position définitive. 9. Ancrage de fixation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dimensions des ailettes (6) de la collerette (5) de la gaine (1) et des éventuelles ailettes (18) de l'excroissance (15) du bouchon (14) sont choisies en fonction du type de tirefond (20) utilisé, et des sollicitations attendues en flexion et vibrations de ce tirefond en service pour qu'il reste toujours une certaine élasticité transversale amortissant les chocs latéraux transmis au bord du trou en béton tout en conservant l'étanchéité face à une entrée d'eau dans la gaine. 10. Ancrage de fixation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité de la collerette (5) de la gaine (1) est pourvue de fines fentes (7) orientées parallèlement à l'axe de la gaine sur au maximum 30 mm de long et débouchant à l'extrémité de la collerette.