Brevet FR2711385A1 — publié le 19950428

L'invention est relative à une liaison mécanique de ronds à béton. Elle concerne une liaison mécanique de ronds à béton, une douille avec un corps creux, ainsi qu'un dispositif pour la mise en place de cette liaison mécanique. L'invention concerne également un procédé de fixation de liaison mécanique de ronds à béton. Elle trouvera notamment son application dans le domaine de la construction des bâtiments mettant en oeuvre du béton tel que des édifices dans une ville ou des ouvrages portuaires ou routiers. Dans ces domaines d'application, il est connu d'utiliser des liaisons mécaniques pour lier les ronds à béton afin d'assurer de façon continue la transmission d'un effort de traction. La liaison mécanique selon l'invention pourra être utilisée sur les chantiers afin de liaisonner des parties ayant fait l'objet d'une préparation industrielle en atelier avec d'autres ronds à béton disponibles sur le chantier. Ces ronds que l'on met en oeuvre sur le chantier peuvent avoir une extrémité rectiligne ou être en forme de crosse et le rond présente de façon connue sur sa surface externe des côtes ou des nervures dont les dimensions sont assez irrégulières mais qui sont naturellement proportionnées par rapport au diamètre du rond. Tous ces éléments sont calculés pour donner à la liaison une certaine résistance et selon l'ouvrage mis en oeuvre, on pourra avoir des ronds de gros diamètre avec de grosses côtes ou de faible diamètre avec des côtes plus petites. Ces côtes sont généralement disposées sur la surface externe du rond par exemple de façon hélicoïdale avec un écartement régulier ou pas qui dépendra aussi du diamètre du rond mis en oeuvre et de la résistance recherchée. Dans certaines circonstances, on aura quelquefois besoin de liaisonner des ronds à béton noyés dans une masse de béton de construction ancienne avec de nouveaux ronds à béton, pour réaliser une extension d'ouvrage ou une modification. Ainsi, dans de nombreux cas, les ronds à béton à disposition n'ont pas été prévus par construction avec une liaison mécanique telle qu'un filetage pour faciliter la liaison ou présente au contraire un filetage qui aurait été endommagé par exemple par la corrosion ou l'eau de mer. Ainsi, dans de nombreux cas, les extrémités de barres noyées dans le béton à liaisonner ne disposent pas par construction d'une liaison mécanique suffisante. Les bouts des ronds à béton non préparés sont libres et exempts de filetage et il n'est donc pas possible facilement de relier bout à bout deux ronds à béton. Quelquefois, l'absence de filetage sur l'extrémité d'une barre plutôt que d'être due à la construction de la barre est due à une impossibilité d'utiliser ce filetage car il est corrodé. L'absence de filetage pourra aussi avoir comme origine un accident de chantier, par exemple si une telle barre préalablement filetée avait été sciée malencontreusement. Il se peut encore que l'on doive sur un chantier liaisonner une série de barres verticales avec une dalle de béton telle qu'un plancher réalisé industriellement en atelier et qui présenterait à la sortie du béton une série de barres horizontales, ces barres peuvent être rectilignes ou crossées mais c'est leur extrémité qu'il faut sur le chantier liaisonner avec des ronds à béton verticaux qui constitueront l'élément vertical en béton. Il existe aussi sur le chantier quelquefois une concentration importante en acier lorsque les barres du plancher et les barres verticales sont très rapprochées et il est quelquefois difficile de pouvoir y accéder facilement avec de gros outils. Il est connu aujourd'hui par exemple de liaisonner de telles barres au moyen d'un manchon tubulaire qui est serti à la presse. Pour cela, il est nécessaire de mettre en oeuvre des mâchoires extérieures importantes qui sont encombrantes puisque le système qui met en oeuvre une mâchoire enveloppante par pression externe doit être puissant. Cet encombrement est un inconvénient important lorsque la concentration en acier et en ronds à béton est élevée car, si les deux barres sont trop rapprochées, il n'est plus possible d'intervenir rapidement sur le chantier. Les élements pressants et l'environnement de l'outillage sont lourds et encombrants. Il faut alors un grand espacement entre les axes des ronds à béton pour pouvoir les sertir et on compte ici au moins quinze centimètres d'entraxes. Le rendement journalier de l'opérateur sur le chantier est très modeste et il faut compter de quatre à huit liaisons par heure pour un matériel de poids important, par exemple de l'ordre de cent soixante kilogrammes. Il est à noter également que, lorsque les mâchoires sont intervenues par pression externe pour sertir les deux barres bout à bout, il n'est pas possible de vérifier et de tester si l'opération est correctement réalisée et il faut alors faire confiance à l'opérateur. Les dispositifs et matrices utilisés sont très lourds car on est obligé d'obtenir une réaction de l'effort sur l'outillage. Le poinçon, la matrice et la force importante mise en oeuvre obligent d'utiliser un bâti extérieur lourd et encombrant car l'effort doit être transmis au bâti. On met en oeuvre par exemple des pressions jusqu'à deux cents tonnes et il n'est pas facile d'intervenir rapidement et efficacement avec une sécurité totale dans tous les sertissages. Le but de la présente invention est de proposer une liaison mécanique de ronds à béton, qui pallie les inconvénients précités et qui permette de liaisonner un rond à béton dont l'extrémité ne présente aucun moyen de connexion tel qu'un filetage. Cette absence de filetage peut être due à la corrosion ou tout simplement au fait qu'aucune liaison mécanique n'a été prévue à la construction. Il se peut aussi que cette liaison mécanique ait été coupée sur le chantier par inadvertance. Un autre but de la liaison mécanique de ronds à béton selon l'invention est de pouvoir opérer rapidement sur le chantier et donc avec des outils légers et maniables. Un autre objet de la liaison mécanique de ronds à béton selon l'invention est de pouvoir, du fait justement du faible encombrement de l'outil, opérer sur des fers à béton en concentration très importante, c'est-à-dire très rapprochés les uns des autres. Un autre objet de la liaison mécanique de ronds à béton selon l'invention est de pouvoir être testé en lui appliquant après liaisonnement une contrainte par exemple égale à 90 % de la limite élastique. Un autre but du dispositif pour la mise en place d'une liaison mécanique selon l'invention est de permettre la réalisation de liaisons testées de sorte que toutes les liaisons fabriquées seront totalement sûres au niveau de la qualité du sertissage par filage de la douille sur l'extrémité du rond. Un autre but de la présente invention est de pouvoir intervenir rapidement sur le chantier pour liaisonner un élément qui a été fabriqué industriellement avec des ronds à béton dépassant avec d'autres ronds à béton utilisables sur le chantier. On pourra par exemple préparer toutes les dalles horizontales en même temps industriellement et les liaisonner ensuite avec des barres verticales qui seront toutes réglées à la même hauteur par exemple au moyen d'un recépage préalable de l'extrémité des barres. Un autre avantage du dispositif selon l'invention est d'être très maniable et facilement utilisable sur chantier. Le dispositif est muni d'une possibilité de tester le travail qui vient d'être effectué pour avoir la preuve que la liaison est fonctionnelle, ce qui sera naturellement très avantageux puisqu'auparavant, il n'était pas possible d'avoir, en utilisant un sertissage avec des mâchoires, un contrôle de la qualité de la liaison fabriquée. Un autre but du dispositif selon l'invention est de pouvoir largement augmenter les quantités de liaisons traitées qui pourront passer à quatre cents par jour au lieu de quarante aujourd'hui. Selon la présente invention, la liaison mécanique de ronds à béton, qui trouvera notamment son application dans le domaine de la construction d'éléments en béton sur chantier, destinée à venir s'adapter sur une extrémité rectiligne ou crosse, le rond présentant des côtes sur sa surface externe, est caractérisée par le fait qu'elle comprend: - une douille avec un corps creux cylindrique dans lequel est introduite l'extrémité du rond qui est dépourvue d'élément de connexion, - un filetage à l'extrémité de la douille, - le corps creux et le filetage étant coaxiaux afin de pouvoir liaisonner deux ronds placés bout à bout, la matière externe de la douille ayant subi une déformation par filage au niveau de l'extrémité du rond, - la matière des côtes du rond se déformant par filage et pénètre dans le corps creux de la douille, afin de liaisonner le rond et la douille. Le dispositif pour la mise en oeuvre de la liaison mécanique sur un rond à béton dont l'extrémité est dépourvue d'élément de connexion, destiné à liaisonner deux ronds bout à bout, est caractérisé par le fait qu'il comprend: - un corps de vérin à double effet, - un tube prolongateur taraudé s'adaptant sur le filetage de l'extrémité de la douille et fixé au corps du vérin, - un piston creux du vérin se déplaçant entre le corps et le prolongateur, - un outil de filage disposé à l'extrémité du piston susceptible de se déplacer verticalement pour déformer la matière externe de la douille et déformer les côtes du rond à béton à l'intérieur de la douille, afin de provoquer la liaison et sertir par filage la douille sur l'extrémité du rond. Le procédé de fixation d'une liaison mécanique de ronds à béton, notamment utilisable sur chantier, mettant en oeuvre la liaison selon l'invention, est caractérisé par le fait qu'il consiste à: recouvrir l'extrémité d'un rond à béton sans élément de connexion au moyen d'une douille, - provoquer le filage et l'écrasement de la douille sur l'extrémité du rond par déplacement vertical d'un outil, - choisir une matière pour la douille plus malléable que la matière du rond afin de provoquer la déformation des côtes du rond à l'intérieur du corps creux de la douille, - renvoyer sur le rond les efforts induits par l'outil. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Elle est accompagnée des dessins annexés qui en font partie intégrante. La figure 1 représente la liaison mécanique de ronds à béton selon l'invention mise en oeuvre sur une barre verticale et une barre horizontale en crosse. La figure 2 est une vue du dispositif selon l'invention actionnant la liaison mécanique d'un rond à béton sur un rond dont l'extrémité est dépourvue d'élément de connexion. La figure 3 est une vue en coupe de la douille montrant la forme obtenue par filage. La figure 4 montre une variante de l'outil de filage qui, au lieu d'être à grains décalés tel que représenté à la figure 2, sera à bille. On se réfère à la figure 1 qui montre une liaison mécanique d'un fer à béton, désignée généralement par (1). Ce rond à béton connu de l'Homme de l'Art est largement utilisé aujourd'hui sur les chantiers pour renforcer les constructions. On cherchera à liaisonner le rond à béton (2) avec un autre rond (3) qui sera disposé coaxialement et bout à bout avec le rond (2). La liaison (1) assure ainsi une transmission de l'effort de traction d'une façon continue entre le rond (2) et le rond (3). On a représenté à la figure 1 un seul rond (3) mais celui-ci pourrait par exemple faire partie d'un plancher horizontal (4) mais qui comprendrait une multitude de ronds disposés sensiblement parallèlement. Chaque rond (3) peut sortir du plancher (4) de façon rectiligne ou au contraire avoir une extrémité en forme de crosse (5) telle que représentée à la figure 1. L'ouvrage comprend par ailleurs une partie verticale dans laquelle sera intégrée une série de ronds (2) disposés parallèlement. Il est donc nécessaire de raccorder l'extrémité (6) du rond (3) avec l'extrémité (7) du rond (2). Il est à noter que cette extrémité (7) du rond à béton est dépourvue d'élément de connexion, c'est-à-dire qu'elle ne comprend aucun filetage ni taraudage car alors il serait facile pour l'homme de métier d'opérer une liaison mécanique. On a vu que l'absence de filetage pouvait venir de construction ou être due à la corrosion ou à un sciage malencontreux sur le chantier. La liaison mécanique (1) selon l'invention, lorsqu'elle a été solidarisée à l'extrémité (7) du rond par le procédé selon l'invention, pourra être connectée au rond (3) par exemple par vissage. Le filetage (8) prévu à l'extrémité de la liaison pourra s'engager dans un taraudage (9) prévu à l'extrémité (6). On se réfère à la figure 2 qui montre le rond à béton (2) avec son extrémité (7) dépourvue de tout élément de connexion et notamment de filetage. Ce rond à béton de diamètre approprié présente sur sa surface externe des côtes (10) disposées par exemple de façon circulaire ou hélicoïdale. Ces côtes peuvent être irrégulières mais facilitent de façon connue le maintien des ronds dans le béton lorsqu'on les soumet à des tractions importantes. Ces côtes ont des dimensions largeur et hauteur différentes et adaptées selon le diamètre du rond. Compte tenu de la méthode de construction, le diamètre du rond n'est pas très régulier et ces côtes ne sont pas réparties très précisément sur la surface externe du rond. La liaison mécanique de fers à béton selon l'invention comporte une douille (11) avec un corps creux cylindrique dans lequel on introduit l'extrémité du rond (7) par l'orifice (12). Dans un mode d'exécution préférentiel, la douille (11) a une forme cylindrique sur une grande partie de sa hauteur mais elle présente encore des plans inclinés (13), l'extrémité de la douille (11) présente au-delà des plans (13) un filetage (8) également représenté à la figure 1. Les liaisons mécaniques de fers à béton sont donc B constituées par la douille cylindrique (11) qui s'adapte sur l'extrémité non filetée (7) du rond (2) et qui comprend un filetage (8). Il est à noter que le rond (2) et le filetage (8) sont disposés coaxialement selon l'axe (14) pour pouvoir réaliser une liaison bout à bout des ronds (2 et 3). Les différents éléments de la liaison mécanique sont naturellement réalisés en métal mais on pourra avantageusement choisir pour la douille (11) un matériau plus malléable que la matière constituant le rond à béton (2) et ceci dans un but de provoquer la déformation des côtes (10) à l'intérieur de la douille (11) lorsque l'on exercera une pression sur la surface externe de cette douille. Cette déformation pourra être réalisée par exemple au niveau de l'extrémité (7) du rond en provoquant par filage et écrasement de la douille sur l'extrémité du rond. Ceci peut être obtenu par exemple par déplacement vertical d'un outil généralement désigné par (15). La matière des côtes du rond à béton se déforme par filage et pénètre dans la zone interne de la douille en regard avec le rond afin de liaisonner le rond et la douille. On a représenté à la figure 2 le dispositif (15) pour la mise en place de la liaison mécanique (1). Ce dispositif est prévu avec un tube prolongateur fileté (16) comprenant à l'une de ses extrémités un filetage (17) et un taraudage (18) qui vient se visser sur le filetage (8) de la liaison (1). Le filetage (17) du prolongateur vient se fixer dans l'extrémité (18) du corps du vérin creux utilisé de préférence à double effet. Le corps (19) de ce vérin définit avec le prolongateur (16) une zone (20) dans laquelle est susceptible de se déplacer un piston creux (21). On a solidarisé à l'extrémité (22) de ce piston un outil de filage fonctionnant de manière connue avec des grains décalés ou avec des billes. Ces dispositifs peuvent, dans certains cas, être réglables selon le diamètre du rond à liaisonner. On pourra régler le sertissage en jouant sur le nombre de billes. On a représenté à la figure 4 le détail de cet outil équipé de billes. Des billes réalisent des déformations (27) sur la partie externe de la douille (11). On provoque un sertissage longitudinal lors de la descente verticale de l'outil avec une prise sur la surface extérieure de la douille, ce qui provoque une pénétration contrôlée et un réglage possible par l'intermédiaire des billes. Ce réglage est par exemple obtenu au moyen des vis schématisées en (28). Lors de la descente du piston dans le sens de la flèche F, l'extrémité de l'outil (23) se déplace verticalement d'une distance D. La base (24) de l'outil (23) vient en contact avec un élément rotulé (25). Cet élément est lui-même posé sur une plaque rotulée (26) avec une rondelle néoprène intercalée. L'outil de filage (23) s'applique d'abord sur les plans (13) puis sur l'ensemble de la périphérie externe de la douille (11) une pression importante communiquée par le piston. C'est cette pression et la déformation simultanée de la périphérie de la douille, telle que représentée à la figure 3, qui provoquent la liaison de l'extrémité (7) du rond à béton avec la douille. L'outil de filage réalise sur la partie externe de la douille des filets (27) en nombre suffisant de préférence régulièrement répartis sur toute la périphérie. Le nombre des filets sera naturellement fonction du diamètre du rond à liaisonner. L'outil de filage lors de son déplacement vertical sur la distance D creusera des filets sur la périphérie extérieure de la douille et par pression, provoquera également la déformation des côtes (10) du rond à béton au niveau de son extrémité (7). Cette déformation sera naturellement rendue possible par le choix du matériau constituant la douille (11) qui sera plus malléable que la matière du rond en (7). On pourra ainsi liaisonner la douille avec l'extrémité du rond à béton et les sertir par filage de la douille. La matière des côtes du rond à son extrémité (7) viendra se répandre dans la matière interne de la douille pour provoquer cette liaison. En se référant à la figure 2, on voit que le dispositif (15) est manoeuvré par le piston (21) lorsque l'on envoie l'huile sous pression. La douille (4) qui fait corps avec le prolongateur (6) est fixée au corps du vérin (8). Il se produit une réaction sur le piston creux qui descend sur la distance D et provoque le filage. Les dessins (10) sur la surface externe du rond pénètrent dans la matière dans la zone interne de la douille qui est plus malléable. En fin d'opération, la face (24) de l'outil vient en appui sur l'élément rotulé et on teste à la valeur préétablie par exemple 99 % de la limite élastique du rond à béton. Ce test sera considéré comme bon si, pendant le relevage de l'outil de la position basse à la position haute, la douille reste liaisonnée au rond. Si le filage n'a pas été effectué dans de bonnes conditions de pression et d'application, la liaison se détachera pendant le test, et il vaut mieux que cela soit à ce moment là pour éviter des désagréments ultérieurs sur le chantier. Il faudra soit la refaire, soit la remplacer. On voit que le dispositif pour la mise en place de la liaison mécanique qui a été décrit est très compact et qu'il agit verticalement sur le rond. On peut donc l'utiliser facilement dans des zones o l'encombrement est réduit ou s'il y a une concentration importante de ronds à béton. Il est à noter que l'on renvoie sur la douille (4) et le rond (3) les efforts induits par l'outil (15). On utilise la réaction de la pièce. L'effort induit par le vérin est renvoyé par la pièce. Cet effort contenu dans la pièce n'est pas dispersé et il n'est pas nécessaire d'avoir un bâti de presse important pour l'amortir. L'effort dispersé par le vérin est renvoyé et repris intégralement par la pièce. C'est l'inertie des pièces qui tolère totalement l'effort du vérin, chose qui n'était pas possible avec les dispositifs antérieurs car la pièce ne jouait pas ce rôle de réaction pendant le sertissage. La douille et l'extrémité du rond jouent un rôle fonctionnel de réaction pendant le filage et on peut travailler en l'air sans outillage important ni appui en agissant par poussée verticale sur l'extrémité du rond. La valeur de la distance D sur laquelle on pratiquera le filage dépendra naturellement de la densité des côtes et des protubérances sur le rond ainsi que du diamètre du rond. On a obtenu par exemple de bons résultats avec une distance D de 120 millimètres pour un diamètre de 40 et l'on pourrait pour cette distance D indiquer une valeur de l'ordre de 1 à 5 fois le diamètre. La présente invention pourra également s'appliquer à d'autres produits que des ronds à béton et par exemple des barres lisses à sertir. Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient également pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Liaison mécanique de ronds à béton, qui trouvera notamment son application dans le domaine de la construction d'éléments en béton sur chantier, destinée à venir s'adapter sur une extrémité rectiligne ou crosse, le rond présentant des côtes sur sa surface externe, caractérisée par le fait qu'elle comprend: - une douille (11) avec un corps creux cylindrique dans lequel est introduite l'extrémité du rond qui est dépourvue d'élément de connexion, - un filetage (8) à l'extrémité de la douille (11), - le corps creux et le filetage étant coaxiaux afin de pouvoir liaisonner deux ronds placés bout à bout, - la matière externe de la douille ayant subi une déformation par filage au niveau de l'extrémité du rond, - la matière des côtes (10) du rond se déformant par filage et pénètre dans le corps creux de la douille (11), afin de liaisonner le rond et la douille. 2. Liaison mécanique de ronds à béton, notamment utilisable sur les chantiers dans le domaine de la construction, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'on réalise des plans inclinés (13) sur la surface extérieure de la douille (11) entre le filetage et la partie cylindrique de la douille. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre de la liaison mécanique sur un rond à béton dont l'extrémité est dépourvue d'élément de connexion, destiné à liaisonner deux ronds bout à bout, est caractérisé par le fait qu'il comprend: - un corps (19) de vérin à double effet, - un tube prolongateur (16) taraudé s'adaptant sur le filetage de l'extrémité de la douille et fixé au corps du vérin, - un piston creux (21) du vérin se déplaçant entre le corps (19) et le prolongateur (16), - un outil de filage (23) disposé à l'extrémité du piston susceptible de se déplacer verticalement pour déformer la matière externe de la douille (11) et déformer les côtes (10) du rond à béton à l'intérieur de la douille, afin de provoquer la liaison et sertir par filage la douille sur l'extrémité du rond. 4. Dispositif pour la mise en place d'une liaison mécanique selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément rotulé (25) sur lequel vient en butée la périphérie de l'outil de filage dans la phase de fin de descente du vérin, afin de tester la liaison. 5. Procédé de fixation d'une liaison mécanique de ronds à béton, notamment utilisable sur chantier, mettant en oeuvre la liaison selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à: - recouvrir l'extrémité d'un rond à béton sans élément de connexion au moyen d'une douille, - provoquer le filage et l'écrasement de la douille sur l'extrémité du rond par déplacement vertical d'un outil, - choisir une matière pour la douille plus malléable que la matière du rond afin de provoquer la déformation des côtes du rond à l'intérieur du corps creux de la douille, - renvoyer sur le rond les efforts induits par l'outil. 6. Procédé de fixation d'une liaison mécanique de ronds à béton, notamment utilisable sur chantier, selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'une fois la liaison effectuée, on teste par exemple à une valeur préétablie de la limite élastique du rond à béton.