Brevet FR2686916A1 — publié le 19930806

L'invention concerne un dispositif d'ancrage d'un faisceau de joncs formés de fibres sensiblement parallèles, liées par une résine synthétique. On connaît bien des joncs formés de fibres de verre sensiblement parallèles, liées par une résine synthétique telle qu'une résine époxy Il est souvent nécessaire, pour des applications mettant en jeu des efforts importants, d'avoir recours à un faisceau de plusieurs joncs A cette fin, il est nécessaire d'ancrer les extrémités des joncs à des éléments terminaux qui servent à fixer les extrémités du faisceau de joncs dans l'application prévue Toutefois, du fait de leur nature fortement anisotrope, ces joncs posent un problème de fixation à leurs extrémités Le système d'ancrage connu consistant à insérer les extrémités des joncs dans une douille métallique cylindrique creuse, puis à couler une masse de résine, éventuellement chargée ou armée, dans la douille de façon qu'elle enrobe les extrémités des joncs, ne donne pas entière satisfaction car, dans un tel système, l'ancrage de chaque jonc dans la masse de résine est assuré par adhérence pure Ceci limite l'utilité de ce système d'ancrage à des joncs de petit diamètre et de résistance mécanique relativement faible. Une amélioration connue de ce système consiste à utiliser une douille métallique dont la partie intérieure n'est plus cylindrique mais a la forme d'un tronc de cône ou d'une pluralité de troncs de cône successifs, afin de créer un effet de "coin" générant des efforts de compression normaux aux joncs lorsque le faisceau de joncs est mis sous tension, ces efforts de compression normaux étant d'autant plus intenses que la tension appliquée aux joncs est plus importante Cependant, compte tenu des caractéristiques de déformation de la résine, éventuellement chargée ou armée, comparées à celles des joncs, lesdits efforts de compression provoquent une élongation axiale de la résine coulée qui, à son tour, cause des surtensions dans les joncs Ce phénomène limite le rendement de l'ancrage. Il existe donc un besoin pour un dispositif d'ancrage des joncs en question qui assure une meilleure liaison entre les joncs et les douilles terminales. L'invention vise justement à former un tel dispositif d'ancrage amélioré. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif d'ancrage d'un faisceau de joncs formés de fibres sensiblement parallèles, liées par une résine synthétique, qui comprend une douille métallique entourant l'extrémité du faisceau et une masse de résine, éventuellement armée ou chargée, coulée dans ladite douille et solidarisant les joncs à la douille, la surface intérieure de la douille formant au moins un tronc de cône dont la section diminue dans le sens de l'effort de traction auquel sera soumis ledit faisceau en service, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens de renforcement s'étendant à l'intérieur de la douille, sensiblement parallèlement aux joncs, constitués d'un matériau ayant un module de traction supérieur à celui des joncs. Selon un mode de réalisation, les moyens de renforcement comportent un noyau cylindrique central et les joncs sont disposés dans un espace annulaire ménagé entre ledit noyau et la douille Le noyau central peut être plein ou pourvu d'un alésage central. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de renforcement comportent une pluralité de barres ou tiges réparties, dans la douille, entre les joncs. Selon encore un autre mode de réalisation, les moyens de renforcement comportent une pluralité de barres ou tiges disposées entre les joncs et la douille. Il peut être envisagé toute combinaison des modes de réalisation décrits précédemment. Le dispositif d'ancrage de l'invention peut être utilisé pour des joncs formés de fibres de verre, de fibres d'aramide (fibres Kevlar(R), par exemple), de fibres de carbone, etc La résine synthétique coulée dans la douille peut être par exemple une résine époxy éventuellement chargée ou armée de fibres de verre ou similaires. Les moyens de renforcement sont habituellement constitués d'acier, mais l'emploi de tout matériau ayant un module de traction supérieur à celui des joncs est envisageable. La description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés fera bien comprendre l'invention Sur les dessins: Les figures 1 et 2 sont des vues en coupe longitudinale et transversale, respectivement d'un dispositif d'ancrage selon l'invention; Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe longitudinale et transversale, respectivement, d'un autre dispositif d'ancrage selon l'invention; et Les figures 5 et 6 sont des vues en coupe longitudinale et transversale, respectivement, d'encore un autre dispositif d'ancrage selon l'invention. Le dispositif d'ancrage, illustré par les figures 1 et 2, est constitué d'un noyau cylindrique central 1, qui peut être plein ou creux, faisant office de moyens de renforcement, et d'une douille 2 dont le profil de la surface intérieure 3 est formé de trois troncs de cône 4 successifs Le diamètre intérieur de la douille 2 est supérieur au diamètre extérieur du noyau 1 de façon à ménager entre eux un espace annulaire 5 dans lequel sont insérés les joncs 6 du faisceau de joncs à ancrer Les joncs 6 sont liés entre eux, au noyau et à la douille, par une masse solide 7 de résine époxy par exemple, éventuellement chargée ou armée de fibres de verre, thermodurcie, obtenue par coulée dans l'espace annulaire 5 entre les joncs 6 d'une composition de résine époxy par exemple, éventuellement chargée ou renforcée de fibres de verre, thermodurcissable. Les figures 3 et 4 représentent un autre mode de réalisation du dispositif d'ancrage de l'invention Dans ce mode, le faisceau de joncs 6 est inséré dans la douille 2 mais le noyau 1 est omis et remplacé par une pluralité de tiges métalliques 8, par exemple en acier, faisant office de moyens de renforcement, réparties entre les joncs, parallèlement à eux Ici encore, une masse solide 7 de résine époxy par exemple, éventuellement chargée ou armée de fibres de verre, est utilisée pour lier les joncs et les tiges 8 entre eux et à la douille. Les figures 5 et 6 illustrent encore un autre mode de réalisation du dispositif d'ancrage de l'invention. Dans ce mode, les joncs 6 du faisceau sont disposés dans l'espace central délimité par la douille 2 comme dans le mode de réalisation précédent mais les tiges de renforcement métallique 8, au lieu d'être réparties entre les joncs, sont disposées entre le faisceau de joncs et la douille. La présence des moyens de renforcement améliore considérablement la résistance mécanique du faisceau de joncs On présente ci-après les résultats d'essais de traction comparatifs réalisés entre un faisceau de joncs ancrés dans un dispositif d'ancrage conforme au mode de réalisation illustré par les figures 1 et 2 et un faisceau de joncs ancrés dans un dispositif d'ancrage de l'art antérieur constitué d'une simple douille tronconique Dans les deux cas, la résine thermodurcissable coulée dans la douille pour lier les joncs était une résine époxy Araldite CW 2418 à charge métallique Chaque faisceau comprend 19 joncs en fibres de verre ayant chacun un diamètre de 10,7 mm La charge de rupture instantanée de chaque jonc étant de 125 k N, la charge de rupture instantanée du faisceau était donc de 19 x 125 k N, soit 2375 k N Le Tableau ci-dessous résume les conditions d'essai et les résultats obtenus. TABLEAU COMPARATIF Essai comparatif selon l'invention Tête d'ancrage: type de douille à cône unique à 3 cônes successifs diamètre extérieur (mm) 180 160 diamètre intérieur (mm) 115/157 98/115 longueur totale (mm) 300 300 Disposition des joncs Distribution des Répartition des joncs en joncs dans la masse couronne autour d'un 1 jonc central noyau central cylindrique 6 joncs sur k 50 mm d'un diamètre de 72 mm 12 joncs sur ' 96 mm Type de chargement Mise en charge par paliers successifs d'environ % de la charge en rupture instantanée Chaque palier est maintenu environ 30 minutes. Charge maximale atteinte 1320 k N 1970 k N Type de rupture Rupture des joncs Rupture des joncs en environ 20 mm à partie courante l'intérieur de la tête d'ancrage Lni K, (O On voit que le dispositif d'ancrage de l'invention permet d'accroître considérablement la charge supportable. Il y a lieu de préciser que, en raison du comportement viscoélastique des joncs, la charge de rupture instantanée ne peut être atteinte avec le type de mise sous charge adopté pour les essais. Le dispositif d'ancrage de l'invention est utile notamment dans les applications o une mise en précontrainte de faisceaux de joncs à base de fibres est10 requise, par exemple, dans le domaine du génie civil, pour la réalisation de tirants d'ancrage, pour la réalisation de haubans pour ponts suspendus, etc. Il va de soi que les modes de réalisation décrits peuvent être modifiés, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Un dispositif d'ancrage d'un faisceau de joncs ( 6) formés de fibres sensiblement parallèles, liées par une résine synthétique, qui comprend une douille métallique ( 2) entourant l'extrémité du faisceau et une masse ( 7) de résine, éventuellement chargée ou armée, coulée dans ladite douille et solidarisant les joncs à la douille, la surface intérieure ( 3) de la douille formant au moins un tronc de cône ( 4) dont la section diminue dans le sens de l'effort de traction auquel sera soumis ledit faisceau en service, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens de renforcement ( 1, 8) s'étendant à l'intérieur de la douille, sensiblement parallèlement aux joncs, constitués d'un matériau ayant un module de traction supérieur à celui des joncs. 2 Un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renforcement comportent un noyau cylindrique central et les joncs sont disposés dans un espace annulaire ménagé entre ledit noyau et la douille. 3 Un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renforcement comportent une pluralité de barres ou tiges réparties, dans la douille, entre les joncs. 4 Un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renforcement comportent une pluralité de barres ou tiges disposées entre les joncs et la douille. Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de renforcement sont en acier. 6 Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les joncs sont formés de fibres de verre liées par une résine liante35 polymère.