Brevet FR2754863A1 — publié le 19980424

La présente invention concerne une cheville comportant un corps allongé pourvu d'une succession d'ailettes périphériques s'étendant substantiellement transversalement par rapport à la direction longitudinale de la cheville. Plus particulièrement, la présente invention concerne une cheville destinée à l'assemblage d'éléments rigides, notamment d'éléments en béton préfabriqués. Des chevilles de ce type sont décrites notamment dans les documents EP-0 317 220, US-5,232,302 et FR-2 511 076. Les chevilles de l'art antérieur présentent cependant un certain nombre d'inconvénients, à savoir notamment: - La difficulté de l'assemblage: en cas d'erreur lors de l'introduction de la cheville dans un orifice de forme sensiblement complémentaire, il est généralement impossible de l'introduire de nouveau puisqu'elle est endommagée, voire détruite, lors de son extraction; - Le risque de désengagement de la cheville entrainant la destruction de la cheville ou de l'élément rigide. Le but de la présente invention est de mettre au point une liaison par cheville d'éléments rigides, notamment en béton, qui ne présente pas les défauts et risques des liaisons par cheville de l'art antérieur. 2 2754863 Ce but est atteint grâce à une cheville du type défini d'entrée, qui comprend une partie médiane et deux parties d'ancrage portant lesdites ailettes, situées de part et d'autre de ladite partie médiane, chacune des deux parties d'ancrage présentant au moins deux zones d'ailettes, d'épaisseurs totales -en direction radiale- différentes, la zone la plus épaisse de chacune des dites parties d'ancrage étant la plus proche de la partie médiane et la zone la moins épaisse de chacune des dites parties d'ancrage étant la plus proche de l'extrémité correspondante de la cheville. Ainsi, l'approche et l'introduction de la cheville dans un orifice correspondant sont facilitées. Selon un premier mode de réalisation de la cheville selon l'invention, l'épaisseur du corps est identique dans les zones les moins épaisses et dans les zones les plus épaisses. Ainsi, dans ce mode de réalisation, la hauteur des ailettes dans les zones les plus épaisses est supérieure à la hauteur des ailettes dans les zones les moins épaisses. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, l'épaisseur du corps est plus importante dans les zones les plus épaisses que dans les zones les moins épaisses, de telle sorte que la hauteur des ailettes dans les zones les plus épaisses est inférieure à la hauteur des ailettes dans les zones les moins épaisses. La cheville selon l'invention est de préférence venue d'une pièce. Elle est réalisée en un matériau souple mais non cassant. 3 2754863 Elle peut être réalisée par moulage de matières plastiques, en particulier les polyamides haute résistance. De tels matériaux sont particulièrement avantageux pour la fabrication de la cheville par injection à haute pression dans des moules spécifiques, du fait de leur résistance à différents types de contraintes mécaniques, de leurs propriétés de déformation plastique et de leur résistance à différents facteurs extérieurs tels que: - rayons Ultra-Violets température (-30 C/+60 C) - hydrocarbures, graisse de joints - ozone sulfate, carbonate, chlorure - calcium - ciment, produits de cure du béton - micro-organismes - et divers agents chimiques agressifs susceptibles d'être contenus dans les sols, les eaux ou l'air. La présente invention sera mieux comprise grâce à la description de sa mise en oeuvre et des exemples de réalisation non limitatifs, accompagnés des figures qui les illustrent. Parmi celles-ci: - La figure 1 montre un premier mode de réalisation de l'invention, en coupe suivant l'axe longitudinal. - la figure 1A en montre une coupe transversale selon A-A. - La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention. - La figure 3 montre un troisième mode de réalisation de l'invention. 4 2754863 La cheville 1 de l'invention, représentée sur les figures 1 à 3, comporte un corps 2 allongé, de contour sensiblement circulaire, s'étendant suivant une direction longitudinale D. Le corps 2 est prolongé à chacune de ses extrémités 2a, 2b par un embout 3, de forme générale tronconique et de même axe D', sa grande base 3a étant adjacente ou confondue à l'extrémité 2a, 2b du corps 2. Le diamètre de la grande base 3a de l'embout 3 est supérieur à celui du corps 2 au niveau de son extrémité 2a, 2b, tandis que le diamètre de la petite base 3b est inférieur à celui du corps 2. La partie médiane du corps 2 comporte, d'un seul tenant, une partie renforcée 4. Entre chaque embout 3 et la partie médiane 4, le corps 2 comporte des ailettes 5, venues de matière. Ces ailettes 5 se présentent sous la forme d'anneaux entourant le corps 2 et s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe D' du corps 2. Elles sont séparées les unes des autres, suivant la direction longitudinale D de la cheville 1, par un espace intersticiel 6. Les deux parties du corps 2 comportant les ailettes forment des parties d'ancrage 7, terminées par un embout 3 et destinées à être ancrées avec ce dernier dans des orifices d'éléments rigides, notamment en béton. 2754863 Dans les modes de réalisation représentés, la cheville 1 présente une symétrie plane par rapport à un plan médian P perpendiculaire à l'axe D. Cette caractéristique permet de faciliter la fabrication de la cheville 1 et sa mise en place. Du fait de cette symétrie, on ne décrira dans la suite du texte qu'une des deux parties d'ancrage 7, l'autre étant identique. La partie d'ancrage 7 comprend deux zones 8a, 8b comportant chacune un certain nombre d'ailettes 5. Dans la suite du texte, on entend par: - longueur de la cheville 1, sa dimension suivant l'axe D', de la petite base 3b d'un embout 3 à l'autre; - épaisseur E du corps 2, sa dimension comptée perpendiculairement à l'axe D', c'est-à-dire au niveau des espaces interstitiels 6; dans les modes de réalisation représentés, elle correspond au diamètre du corps circulaire 2; - hauteur H d'une ailette 5, sa dimension comptée à partir de la surface extérieure du corps 2 suivant la direction perpendiculaire à l'axe D'; - largeur L d'une ailette 5, sa dimension comptée parallèlement à l'axe D'; et - épaisseur totale ET d'une zone 8a, 8b, l'épaisseur E du corps 2, ajoutée à la hauteur H des ailettes 5 de chaque côté du corps 2, dans une direction perpendiculaire à l'axe D'. Les zones 8a, 8b présentent chacune des épaisseurs totales ET différentes. 6 2754863 La zone la plus épaisse 8a est adjacente à la partie médiane 4, tandis que la zone la moins épaisse 8b est adjacente à l'embout 3. Il est entendu que la partie d'ancrage 7 peut comporter plus de deux zones 8a, 8b, l'épaisseur ET de chaque zone 8a, 8b allant en décroissant plus la zone est proche de l'embout 3. Par ailleurs, la dimension de la grande base 3a de l'embout 3 respecte cette notion de décroissance en étant inférieure à l'épaisseur totale ET de la zone 8b, qui est adjacente à l'embout 3. Plus précisément, le prolongement des faces latérales 3c des embouts 3, vers la partie médiane 4, coïncide sensiblement avec l'angle 5b le plus proche, de l'ailette 5 directement adjacente. En outre, la différence entre l'épaisseur totale ET de la zone 8b et le diamètre de la grande base 3a de l'embout 3 est sensiblement inférieure à la largeur de l'espace 6 -comptée suivant l'axe D'-. La différence d'épaisseur ET des zones 8a, 8b peut se traduire soit par une différence de hauteur H des ailettes 5 d'une zone 8a à l'autre 8b, soit par une différence d'épaisseur E du corps 2 d'une zone 8a à l'autre 8b, l'épaisseur E étant supérieure dans la zone 8a. Dans le premier cas, l'épaisseur E du corps 2 est constante d'une extrémité 2a à l'autre 2b (figures 2 et 3). 7 2754863 Dans le second cas, la hauteur H des ailettes 5 est inférieure dans la zone 8a (figure 1). La longueur de la cheville 1 est comprise par exemple entre 100 et 400 mm et son épaisseur totale ET comprise entre 30 et 80 mm. De préférence, la longueur est comprise entre 175 et 266 mm et l'épaisseur totale ET comprise entre 40 et 63 mm. Pour les dimensions globales ci-dessus, la hauteur H des ailettes 5 est comprise entre 3 et 30 mm et la largeur L des ailettes est comprise entre 1 mm et un tiers de leur hauteur H. L'espace interstitiel 6 entre deux ailettes successives est compris entre 0,5 et 30 mm. On peut également prévoir un espace 6 plus important entre l'ailette 5 de la zone 8a et l'ailette voisine de la zone 8b, qu'entre deux ailettes successives d'une même zone. Pour faciliter l'insertion de la partie d'ancrage 7 et l'ancrage des ailettes 5 dans un orifice correspondant, les ailettes 5 peuvent présenter une pente. Plus précisément, leur surface périphérique extérieure 5a est inclinée en direction de l'embout 3, de sorte que l'ailette présente la forme d'un tronc de cône aplati. Cette pente est comprise entre 0 mm et la largeur L de l'ailette 5. Dans les modes de réalisation représentés aux figures 1 et 2, le corps 2 comporte un trou traversant 9. 8 2754863 Ce trou 9 s'étend dans le sens longitudinal de la cheville 1 autour de l'axe D', d'un embout 3 à l'autre. Dans chaque partie d'ancrage 7 terminée par l'embout 3, il définit une forme tronconique, dont la grande base débouche dans la petite base 3b de l'embout 3 et dont la petite base s'étend au centre de la cheville 1 dans le plan médian P. Les petites bases ainsi formées dans chaque partie d'ancrage 7 sont donc confondues dans le plan médian P, de sorte que le trou 9 présente une forme sensiblement biconique. Par cet agencement, le matériau de la cheville est rendu plus déformable à proximité des embouts 3, ce qui facilite l'approche et le guidage des parties d'ancrage 7 à l'intérieur des orifices des éléments à assembler. Par contre, la partie médiane renforcée 4 présente une résistance renforcée aux cisaillements. Le trou 9 permet également de faciliter la circulation de l'air, et de l'eau, le cas échéant, dans lesdits orifices, lors de la pénétration de la cheville. Il est également envisageable de prévoir un trou 9 de section constante d'un embout 3 à l'autre. Les éléments rigides, notamment en béton, destinés à être assemblés à l'aide de la cheville 1 selon l'invention, reçoivent chacun une réservation -ou orifice-, non représentée, c'est-à-dire une forme négative moulée, dans laquelle est emmanchée à force la cheville 1. Ces éléments sont par exemple en béton vibré brut de décoffrage. 9 2754863 La forme moulée est réalisée à l'aide d'une pièce métallique, extraite lorsque le béton a obtenu une résistance suffisante. De ce fait, la surface latérale intérieure de la forme négative est relativement lisse, ce qui facilite la pénétration de la cheville 1. La dimension de la réservation doit être inférieure ou sensiblement égale à l'épaisseur totale ET de la cheville 1 pour permettre un serrage par friction. De plus, la dimension de la réservation, c'est-à- dire le diamètre de la forme négative, est choisi de telle sorte que les ailettes 5 sont courbées en arrière, en forme de "parapluie", dans la limite d'élasticité du matériau, qui subit donc une déformation plastique locale au niveau de ces ailettes. Le fait que les ailettes 5 comportent une pente sur leur face extérieure 5a permet d'améliorer leur contact contre les parois de la forme négative lors d'une telle déformation. La différence optimale entre la dimension extérieure de la cheville 1 - son épaisseur totale ET- et la dimension de la réservation dépend notamment de la hauteur H et de la largeur L des ailettes. Cette différence est typiquement de l'ordre de 0,5 à 5 mm. Les dimensions de la pièce métallique permettant de mouler la réservation sont ainsi déterminées. L'auto-serrage des ailettes 5 lors de l'emmanchement de la cheville 1 induit leur déformation 2754863 plastique en forme de "parapluie" et un coincement des ailettes 5. Cet auto-serrage confère une résistance élevée à l'arrachement lorsque la cheville est soumise à un effort de traction. Cette résistance à la traction est augmentée par la courbure des ailettes 5, en forme de "parapluie", qui provoque un serrage additionnel et proportionnel à l'effort de traction. De plus, la friction importante de la matière de la cheville sur la forme négative participe activement à cette résistance. La partie médiane 4 de la cheville 1, renforcée, favorise la tenue sous charge. On décrit maintenant trois modes de réalisation particuliers de l'invention, représentés sur les figures 1 à 3, et donnés à titre d'exemples non limitatifs. Exemple 1: La cheville 1 montrée sur la figure 1 a une longueur totale de 266 mm. Les zones 8b proches des embouts 3 portent chacune sept ailettes 5, qui s'élèvent à une hauteur H de 10,5 mm autour de la surface extérieure du corps 2. il 2754863 Les zones 8a proches de la partie médiane 4 portent chacune six ailettes 5 qui s'élèvent chacune à une hauteur H de 7 mm. Les ailettes 5 ont une largeur L constante de 5,5 mm et présentent une pente de 1 mm. L'épaisseur E du corps 2 est plus faible tout en restant constante dans les zones 8b. En outre, elle est plus importante et reste constante dans les zones 8a et la partie médiane 4. La partie médiane 4, représentée en détail à la figure 1A, comporte un anneau périphérique 4a, venu de matière, renforcé de part et d'autre et à intervalles réguliers par quatre paires de renforts 4b attenants à la partie médiane 4 d'une part et à l'anneau périphérique 4a d'autre part. Les renforts 4b d'une même paire sont situés en regard, de part et d'autre de l'anneau périphérique 4a. Exemple 2: La cheville 1 montrée sur la figure 2 porte cinq ailettes 5 dans chacune de ses zones 8a, 8b. L'épaisseur E du corps est constante sur toute sa longueur et est de 30 mm; les hauteurs H des ailettes 5 sont de 10 mm dans les zones 8b proches des embouts 3, et de 11,5mm dans les zones 8a proches de la partie médiane 4. 12 2754863 La partie médiane 4 comporte également un anneau périphérique 4a qui n'est renforcé que par deux paires de renforts 4b, disposés sensiblement de la même manière que dans l'exemple 1. Exemple 3: La cheville 1 montrée sur la figure 3 porte respectivement quatre et trois ailettes 5 dans ses zones respectivement 8b, 8a. L'épaisseur E du corps 2, de 20 mm, est constante sur toute sa longueur et la cheville 1 n'a pas de trou central. Les hauteurs H des ailettes 5 sont de 10 mm dans les zones 8b et 11,5 mm dans les zones 8a. La partie médiane 4 est de structure sensiblement identique à celle de la figure 1. Différentes expériences effectuées sur la cheville 1 de l'invention montrent que la matière utilisée ainsi que le principe d'assemblage permettent une déformation avant rupture, ce qui évite le risque de rupture brutale. Bien entendu, d'autres réalisations peuvent être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Les modes de réalisation particuliers décrits ci- dessus concernent des chevilles dont la section transversale corps et ailettes, est circulaire. 13 2754863 Cependant, soit la section du corps 2, soit la section des ailettes 5, soit les deux pourraient être de contour elliptique ou polygonal, par exemple carré ou hexagonal. Il en est de même pour les embouts 3. Avec de telles sections, la cheville assure également un blocage en rotation des pièces de béton assemblées. De même, les ailettes 5 pourraient ne pas être présentes sur toute la périphérie du corps de la cheville. Elles pourraient par exemple être constituées de plusieurs segments d'anneau. Le nombre de ces segments étant défini selon les besoins. En outre, on peut envisager que les parties de la cheville 1, disposées de part et d'autre du plan médian P, aient leur axe longitudinal respectif décalé radialement, l'un par rapport à l'autre. Cette réalisation permettrait d'assembler des éléments rigides dont les orifices ne sont pas exactement en regard l'un de l'autre. 14 2754863 REVENDICATIONS 1. Cheville comportant un corps (2) allongé suivant une direction longitudinale (D), pourvu d'une succession d'ailettes (5) périphériques s'étendant substantiellement transversalement par rapport à la direction longitudinale (D) de la cheville (1), caractérisée en ce que ladite cheville comprend une partie médiane (4) et deux parties d'ancrage (7) portant lesdites ailettes (5), situées de part et d'autre de ladite partie médiane (4), et en ce que chacune des deux parties d'ancrage (7) présente au moins deux zones d'ailettes (8a, 8b), d'épaisseurs totales -en direction radiale- différentes, la zone la plus épaisse (8a) de chacune des dites parties d'ancrage (7) étant la plus proche de la partie médiane (4) et la zone la moins épaisse (8b) de chacune desdites parties d'ancrage (7) étant la plus proche de l'extrémité correspondante (3) de la cheville (1). 2. Cheville selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ailettes (5) sont séparées, suivant la direction longitudinale (D) de la cheville (1), par un espace (6). 3. Cheville selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les ailettes (5) présentent sensiblement une forme d'anneau. 4. Cheville selon l'une des revendications revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite cheville (1) présente une symétrie plane par rapport à un plan médian (P) perpendiculaire à la direction (D). 2754863 5. Cheville selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les parties de la cheville (1) disposées de part et d'autre d'un plan médian (P) perpendiculaire à la direction (D) ont leur axe longitudinal décalé radialement. 6. Cheville selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite cheville (1) est traversée par un trou (9) débouchant de part en part dans le sens longitudinal. 7. Cheville selon la revendication 6, caractérisée en ce que le trou (9) est coaxial avec la cheville (1) et de forme substantiellement biconique, la dimension dudit trou (9) étant le plus grand à proximité des deux extrémités (3) de la cheville. 8. Cheville selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'épaisseur du corps (2) est identique dans les zones les moins épaisses (8b) et dans les zones les plus épaisses (8a). 9. Cheville selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'épaisseur du corps (2) est plus importante dans les zones les plus épaisses (8a) que dans les zones les moins épaisses (8b), de telle sorte que la hauteur des ailettes (5) dans les zones les plus épaisses (8b) est inférieure à la hauteur des ailettes (5) dans les zones les moins épaisses (8a). 10. Cheville selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que sa longueur est comprise entre 100 et 400 mm et de préférence entre 175 et 16 2754863 266 mm et l'épaisseur totale comprise entre 30 et 80 mm et de préférence entre 40 et 63 mm. 11. Cheville selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la hauteur des dites ailettes (5) comptée perpendiculairement à la direction longitudinale (D) de la cheville- est comprise entre 3 et mm. 12. Cheville selon la revendication 11, caractérisée en ce que la largeur des dites ailettes (5) - comptée parallèlement à la direction longitudinale (D) de la cheville- est comprise entre 1 mm et le tiers de la hauteur des ailettes (5). 13. Cheville selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'espace (6) entre deux ailettes (5) successives est compris entre 0,5 et 30 mm. 14. Cheville selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisée en ce que la face extérieure des ailettes (5) présente une pente comprise entre 0 mm et la largeur des ailettes (5). 15. Cheville selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau souple mais non cassant. 16. Cheville selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en polyamide haute résistance.