Brevet FR2775011A1 — publié le 19990820

La présente invention concerne un procédé d'ancrage passif direct ou indirect d'équipements sur un radier existant et les dispositifs pour sa mise en oeuvre. Lors de la reconversion des sites notamment industriels ou de renouvellement de biens d'équipement se pose le problème de la réutilisation de tout ou partie des installations existantes. Lorsqu'on dispose, par exemple, d'un radier qui a servi de base à un équipement obsolète et qui n'est pas adapté au nouvel équipement que l'on y veut installer, on a le choix entre tout détruire et refaire un radier parfaitement adapté, ou adapter le radier existant au nouvel usage qu'on veut en faire. La question se pose avec d'autant plus d'acuité que la zone est difficile d'accès comme, par exemple, lorsque le radier présente des contraintes de niveau de nappe phréatique en fondation, ou est immergé ou situé dans une zone montagneuse. Les économies réalisées et le temps gagné en récupérant un radier existant peuvent être déterminants dans la décision de réalisation du projet. La récupération d'un radier se fait en mettant en place des points d'ancrage solidaires dudit radier sur lesquels on vient fixer directement ou indirectement les nouveaux équipements. Ces points d'ancrage sont réalisés généralement à partir de fers à béton qu'on appelle ci-après fers à béton d'ancrage dont la partie supérieure dépasse de la surface du radier et dont la partie inférieure est soit fixée à un massif d'ancrage comportant une structure de ferraillage solidaire du radier, soit simplement noyée dans le béton. Dans le premier cas c'est la structure de ferraillage du massif d'ancrage qui supporte les efforts d'arrachement et dans le second cas c'est simplement l'adhérence du béton sur les parois du'fer à béton d'ancrage qui supporte cet effort. Une manière de procéder , dans le premier cas, consiste à creuser dans le radier d'importantes cavités de forme généralement parallélépipédique en découpant le ferraillage existant et d'y faire un nouveau ferraillage sur lequel on prévoit des réservations de manière à laisser apparents, après coulage du massif d'ancrage, les fers sur lesquels on fixe ensuite les fers à béton d'ancrage; la position définitive de ces derniers est ajustée, au moment du scellement, lors de la mise en place du massif de liaison, ce qui constitue un ancrage à clame. Dans le second cas, il suffit de perforer le radier suivant un trou vertical cylindrique d'une section suffisante pour pouvoir y placer le fer à béton d'ancrage et de couler du mortier avec des conditions de remplissage satisfaisantes; cette façon de procéder nécessite de nombreux points d'ancrages parce que la tenue du fer à béton d'ancrage est médiocre; afin d'augmenter la tenue du fer à béton d'ancrage aux efforts de traction, il faut augmenter le plus possible la surface de contact et pour cela il est préférable de faire le trou le plus profond possible pour augmenter la longueur de fer à béton utilisée avec à la base du fer à béton d'ancrage un retour formant une sorte de crosse; le résultat peut être amélioré en faisant traverser le radier par le fer à béton d'ancrage afin de pouvoir le mettre sous tension au moment de l'introduction et de la prise du mortier. Dans les cas décrits, les méthodes employées laissent apparaître des fers à béton d'ancrage dépassant la surface du radier ce qui empêche toute utilisation de cette surface pour une autre destination pendant la durée restante des travaux. Lorsqu'on veut créer des points d'appui sur un sol meuble, une technique utilisée consiste à enfoncer dans le sol des tubes métaliques de section circulaire comportant un filetage sur la face externe; ces tubes métalliques filetés sont susceptibles d'être assemblés bout à bout par un connecteur, lui-même fileté sur sa face interne et convenablement dimensionné pour venir se visser sur la face extérieure des tubes métalliques filetés; ces tubes métalliques filetés sont équipés à leur extrémité entrant dans le sol d'une tête de fraisage permettant de forer par rotation un trou d'un diamètre supérieur à celui du tube métallique fileté permettant, d'une part d'évacuer les débris par l'extérieur du tube métallique fileté et, d'autre part, de créer une cavité qui, lorsque le tube métallique fileté est enfoncé, est remplie par injection de béton sous pression, dans la partie centrale du tube métallique fileté, qui passe à travers la tête de fraisage et qui remonte le long de la face extérieure du tube métallique fileté dans la cavité générée par la tête de fraisage afin de constituer un point d'appui appelé "micropieu". Selon le procédé objet de l'invention, on réalise des points d'ancrage plus performants que ceux précédemment décrits en utilisant une combinaison des moyens susmentionnés; les points d'ancrage peuvent être mis en place en deux temps de manière à pouvoir, dans un premier temps, effectuer l'ancrage proprement dit et laisser l'espace libre pour la circulation jusqu'à la mise en place des équipements définitifs soit directement soit indirectement par l'intermédiaire d'un massif de liaison. Le procédé consiste à remplacer le fer à béton d'ancrage par un tube métallique fileté que l'on introduit par des moyens de positionnement dans un trou vertical préalablement creusé dans le radier, ou dans tout élément élément massif présentant des caractéristiques mécaniques équivalentes, par des moyens de perforation et de le fixer par des moyens de scellement introduits par des moyens de remplissage entre le tube métallique fileté et la paroi du trou vertical; le tube métallique fileté qui peut comporter des moyens de renforcement sert de moyen d'accrochage direct ou indirect par l'intermédiaire de moyens de liaison des équipements à fixer. La section de métal du tube métallique fileté ainsi que sa surface extérieure adhérant aux moyens de scellement sont plus importantes que celles d'un fer à béton d'ancrage traditionnellement utilisé; en conséquence, un point d'ancrage réalisé à partir d'un tube métallique fileté peut remplacer plusieurs point d'ancrage réaliés avec des fers à béton d'ancrage. A titre d'exemple non limitatif, huit points d'ancrage réalisés avec des tubes métalliques filetés de diamètre extérieur de 103mm et de diamètre intérieur de 78mm permettent de remplacer un massif d'ancrage comportant un ferraillage constitué de 12 fers à béton à haute adhérence de 20mm de diamètre, 4 fers à béton à haute adhérence de 25mm de diamètre et 20 fers à béton à haute adhérence de 32mm de diamètre, ou bien 22 barres précontraintes de 36mm de diamètre. Sur les dessins annexés: La figure 1 représente une vue en perspective en coupe d'un radier avec un trou vertical servant de base au point d'ancrage. La figure 2 représente une vue en perspective en coupe du trou vertical de la figure 1, équipé d'un point d'ancrage selon l'invention; le filetage des tubes métalliques filetés n'est pas représenté. La figure 3 représente une vue en perspective en coupe du trou vertical de la figure 1 équipé d'un point d'ancrage selon la version préférée de l'invention; le filetage des tubes métalliques filetés n'est pas représenté. La figure 4 représente une coupe en élévation de la structure mécanique réglable de positionnement des tubes métalliques filetés pour leur scellement. La figure 5 représente une coupe en élévation de la structure mécanique réglable de positionnement des tubes métalliques filetés selon la version préférée de l'invention pour leur scellement. La figure 6 représente une vue en perspective en coupe du point d'ancrage selon la figure 3 équipé d'un couvercle de protection. La figure 7 représente une coupe en élévation du dispositif de mise en place d'un massif de liaison préfabriqué sur les points d'ancrage. La figure 8 représente une coupe en élévation du massif de liaison préfabriqué fixé sur ses points d'ancrage. Le trou vertical 1 (fig.l) est d'un diamètre 2 supérieur au diamètre 7 (fig.2) du tube métallique fileté 3 d'une valeur nécessaire et suffisante pour, d'une part, permettre au coulis de mortier 4 de se répartir convenablement par gravité entre la paroi 5 du trou 1 et la paroi extérieure 6 du tube métallique fileté 3 et, d'autre part, de compenser les erreurs éventuelles de positionnement du trou vertical 1 par rapport à la position souhaitée pour Se point d'ancrage. A titre d'exemple non limitatif, le diamètre 2 du trou vertical 1 est sensiblement le double du diamètre extérieur 7 du tube métallique fileté 3. Le percement du trou vertical 1 (fig.l) peut être réalisé par exemple, sans que ces exemples aient un caractére limitatif, par un dispositif pneumatique à roto-percussion du type de ceux utilisés couramment dans les travaux publics ou par un dispositif de carottage. Le tube métallique fileté 3 (fig.2), qui est d'une longueur supérieure à la profondeur du trou vertical 1, est introduit dans le trou vertical 1 et positionné de préférence parallèlement à l'axe 8 (fig.l) du trou vertical 1 de manière que la distance à la paroi 5 reste suffisante pour permettre au coulis de mortier 4 de se répartir tout autour du tube métallique fileté 3; le tube métallique 3 (fig.4) peut être relié à un moyen de positionnement constitué d'une structure mécanique réglable 14 commune à plusieurs tubes métalliques filetés 3 permettant de les positionner les uns par rapport aux autres avec précision. Dans une version préférée de l'invention, le tube métallique 9 (fig.3) est en deux parties réunies par un connecteur 10; la longueur de la partie inférieure 11 du tube métallique fileté 9 est plus courte que la profondeur du trou vertical 1 de manière que son extrémité supérieure qui est vissée dans le connecteur 10 reste en dessous de la surface du radicr, tandis que la partie supérieure 12 du tube métallique fileté 9 dépasse du radier 13; la partie supérieure 12 (fig.5) du tube métallique fileté 9 peut être reliée à la structure mécanique réglable 14 commune à plusieurs tubes métalliques filetés 9. Le scellement est réalisé, par exemple et sans que cet exemple ait un caractère limitatif, par un coulis de mortier 4 (fig.2) ou 16 (fig.3) qui est généralement introduit par gravité, ou mécaniquement à l'aide d'une pompe spéciale à mortier ou à enduit, entre le tube métallique fileté 3 ou 9 et la paroi 5 du trou vertical 1. Dans une version préférée de l'invention, le coulis de mortier 4 ou 16 est expansif; le tube métallique fileté 3 ou 9 a de préférence son extrémité inférieure 15 ou 30 bouchée, par exemple mais sans que cet exemple ait un caractère limitatif, par un tampon de papier pour laisser toute latitude d'utilisation ultérieure de l'intérieur du tube metallique fileté 3; à titre d'exemple non limitatif, on peut y introduire un fer à béton scellé au tube métallique 3 ou 9 par un mortier. Lorsque le tube métallique fileté 9 (fig.3) est en deux parties on peut limiter le remplissage en coulis de mortier à un niveau inférieur à la base 18 du connecteur 10 de raccordement des parties inférieure 11 et supérieure 12 du tube métallique fileté 9. Lorsque le scellement est effectif on peut, si nécessaire, enlever la partie supérieure 12 du tube métallique fileté 9 ainsi que le connecteur 10, après avoir enlevé la structure mécanique réglable, afin de rendre la zone où l'on a réalisé les points d'ancrage à la circulation; il est préférable de protéger l'extrémité de la partie inférieure 11 du tube métallique fileté 9 par un couvercle encastré dans l'ouverture du trou vertical 1. Dans une version préférée de l'invention, l'extrémité supérieure 17 (fig.3) du connecteur 10 est légèrement en dessous de la surface du radier 13 et le coulis de mortier 16 est introduit jusqu'à un niveau 19 légèrement inférieur à l'extrémité supérieure 17 du connecteur 10; puis, lorsque le scellement est effectif, la partie supérieure 12 du tube métallique fileté 9 est enlevée et remplacée par un couvercle 20 (fig.6) de préférence vissé dans le connecteur 10 et dont la partie supérieure 21 est au niveau de la surface du radier 13. Dans la version préférée du procédé, les points d'ancrage ainsi réalisés servent à la fixation d'un massif de liaison préfabriqué 22 (fig.7); celui-ci comporte des trous d'ancrage 23 cylindriques verticaux, traversant le massif de liaison préfabriqué 22 et d'un diamètre 24 légèrement supérieur à celui des tubes métalliques filetés 9 utilisés; la position des axes des trous d'ancrages 23 correspond à celle qui a été donnée aux axes des tubes métalliques filetés 9 au moment de leur scellement dans le radier 13; la précision du positionnement des tubes métalliques filetés 9 et les dimensions des trous d'ancrage 23 permettent le positionnement du massif de liaison préfabriqué 22 afin de minimiser les tolérances de montage, par exemple non limitatif, des équipements mécaniques qu'il est destiné à supporter; l'opération de mise en place du massif de liaison préfabriqué 22 nécessite un positionnement précis suivant trois axes; pour obtenir un positionnement vertical correct, on place des cales 25 d'épaisseur adaptée sur lesquelles vient reposer le massif de liaison préfabriqué 22 (fig.8) et qui permettent d'une part d'ajuster le niveau du massif de liaison préfabriqué 22 et, d'autre part, de créer un espace de scellement 26 de ce dernier sur le radier 13; pour obtenir un positionnement horizontal correct, on place sur le radier 13 des vérins ou vis de réglage horizontaux 27 qui agissent sur le massif de liaison préfabriqué 22 en cours de positionnement suivant deux axes orthogonaux; une fois le massif de liaison préfabriqué 22 en place, on peut procéder au fichage du massif de liaison préfabriqué 22 en injectant du mortier sans retrait dans l'espace de scellement 26 à partir des bords 28 du massif de liaison préfabriqué 22 et/ou à partir de trous verticaux 29 traversant le massif de liaison préfabriqué 22 pouvant servir aussi d'évents; enfin on peut procéder au scellement de la partie supérieure 12 des tubes métalliques filetés 9 traversant le massif de liaison préfabriqué 22 à l'aide , par exemple mais sans que cet exemple ait un caractère limitatif, d'un coulis de mortier sans retrait à prise rapide. Dans une variante de l'invention, l'équipement est fixé directement sur les points d'ancrage sans l'utilisation d'un massif de liaison préfabriqué servant d'interface; dans ce cas, on fixe par soudure l'équipement sur la partie supérieure 12 (fig.3) du tube métallique fileté 9 vissée dans le connecteur 10. Dans une autre variante de l'invention, on réalise les points d'ancrage dans du sol dur présentant des caractéristiques mécaniques convenables pour remplacer un radier, tel que du rocher, suivant la technique précédemment décrite. Les façons de procéder décrites dans les variantes précédentes présentent un intérêt particulier en montagne ou dans des zones difficiles d'accès. REVENDICATIONS 1- Procédé d'ancrage direct ou indirect d'équipements qui consiste en l'utilisation soit d'un tube métallique fileté (3), soit d'un tube métallique fileté (9) comprenant une partie inférieure (11) et une partie supérieure (12) reliées par un connecteur (10), que l'on introduit par des moyens de positionnement dans un trou vertical (1) préalablement creusé dans un radier (13) existant, ou dans tout élément massif présentant des caractéristiques mécaniques équivalentes, par des moyens de perforation et que l'on fixe par des moyens de scellement introduits par des moyens de remplissage entre le tube métallique fileté (3) ou (9) et la paroi (5) du trou vertical (1), le tube métallique fileté (3) ou (9), pouvant comporter des moyens de renforcement, constituant le moyen d'accrochage direct ou indirect, par l'intermédiaire de moyens de liaison, des équipements à fixer. 2- Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moyen de perforation est un outil pneumatique à percussion ou un outil de carottage. 3- Dispostif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moyen de positionnement est constitué par une structure mécanique réglable (14) commune à plusieurs tubes métalliques filetés (3) ou (9). 4- Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moyen de scellement est réalisé par un coulis de mortier (4) ou (16) introduit par gravité, ou mécaniquement à l'aide d'une pompe spéciale à mortier ou à enduit, constituant un moyen de remplissage entre le tube métallique fileté (3) ou (9) et la paroi (5) du trou vertical (1). 5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une extrémité inférieure (15) ou (30) du tube métallique fileté (3) ou (9) est bouchée par un moyen de bouchage tel qu'un tampon de papier. 6- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un fer à béton est introduit dans le tube métallique fileté (3) ou (9) et scellé par un mortier 7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que la longueur de la partie inférieure (11) du tube métallique fileté (9) est plus courte que la profondeur du trou vertical (1) de manière que son extrémité supérieure vissée dans le connecteur (10) reste en dessous de la surface du radier (13), tandis que la partie supérieure (12) dépasse du radier (13), ce qui limite le remplissage en coulis de mortier à un niveau inférieur à la base (18) du connecteur (10), permet d'enlever la partie supérieure (12) ainsi que le connecteur (10) et de placer un couvercle encatré dans l'ouverture du trou vertical (1). 8- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5,caractérisé en ce que la longueur de la partie inférieure (11) du tube métallique fileté (9) équipée du connecteur (10) est plus courte que la profondeur du trou vertical (1) de manière que l'extrémité supérieure (17) du connecteur reste en dessous de la surface du radier (13), tandis que la partie supérieure (12) du tube métallique fileté (9) dépasse du radier (13), ce qui permet de limiter le remplissage en coulis de mortier à un niveau (19) inférieur à l'extrémité supérieure (17), d'enlever la partie supérieure (12) et de placer un couvercle (20) de préférence vissé dans le connecteur (10) et dont la partie supérieure (21) est au niveau de la surface du radier (13). 9- Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'accrochage indirect utilise un moyen de liaison constitué d'un massif de liaison préfabriqué (22) comportant des trous d'ancrage (23) traversant le massif de liaison préfabriqué (22) dont la position des axes correspond à celle donnée aux axes des tubes métalliques filetés (9) au moment de leur scellement dans le radier (13) et pouvant comporter des trous verticaux (29) servant d'évents lors du fichage du massif de liaison préfabriqué (22). 10- Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'accrochage direct consiste à fixer directement l'équipement sur la partie supérieure (12) du tube métallique fileté (9) vissée dans le connecteur (10).