Brevet FR2931503A1 — publié le 20091127

i SUPPORT, DISPOSITIF ET PROCEDE D'ANCRAGE D'UNE STRUCTURE DANS UN OUVRAGE EN BETON DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un support, un dispositif et un procédé d'ancrage d'une structure dans un ouvrage en béton. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Sur certains ouvrages de génie civil en béton, il est nécessaire de fixer des structures résistant à des contraintes particulièrement élevées. Un exemple particulier où ce problème se pose est le cas d'un pont comprenant une chaussée de circulation pour les véhicules et un trottoir réservé aux piétons, la chaussée et le trottoir étant séparés par une succession de bornes lumineuses régulièrement espacées. Dans un tel cas, la fixation des bornes lumineuses dans le tablier en béton du point doit répondre à des contraintes mécaniques très sévères, puisque les bornes doivent pouvoir encaisser un choc jusqu'à 10 tonnes sans se desceller. Or, les solutions actuellement connues pour ancrer des bornes dans le tablier d'un pont ù consistant simplement à visser la base de la borne dans le tablier ù ne permettent pas de résister à de tels efforts. L'un des buts de l'invention est donc de procurer un dispositif robuste et peu coûteux pour ancrer une structure ù par exemple une borne lumineuse telle qu'évoquée ci-dessus mais de manière plus générale toute structure nécessitant un ancrage résistant à des contraintes mécaniques élevées ù dans un ouvrage en béton. L'invention doit permettre qu'en cas de choc sur la structure, le dispositif d'ancrage ne soit pas endommagé et que le remplacement de la structure soit peu onéreux. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Conformément à l'invention, il est proposé un support pour l'ancrage d'une structure dans un ouvrage en béton, comprenant : une plaque support, des moyens de fixation de la structure sur une face de la plaque, une pluralité de goujons à tête sur la face opposée de ladite plaque. De manière particulièrement avantageuse, la plaque et les goujons à tête sont en acier et les goujons sont soudés sur la plaque. Les goujons ont de préférence un diamètre compris entre 14 et 22 mm et une longueur comprise entre 60 et 140 mm. Selon un mode préféré de réalisation, les moyens de fixation de la structure sont des bossages taraudés recevant des vis. Les vis présentent avantageusement une restriction de section de manière à rompre lorsque la structure est soumise à une contrainte supérieure à un seuil déterminé. Selon un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention, la structure est une borne lumineuse cylindrique et quatre à six goujons à tête sont soudés sur la plaque support. Un deuxième objet de l'invention concerne un dispositif d'ancrage d'une structure dans un ouvrage en béton, comprenant un support d'ancrage tel que décrit précédemment, dans lequel ledit support est noyé dans l'ouvrage en béton de telle sorte que les moyens de fixation de la structure soient affleurants avec la surface du béton. Par dispositif d'ancrage, on entend dans ce texte le support d'ancrage décrit plus haut alors qu'il est noyé dans l'ouvrage en béton. Enfin, un autre objet concerne un procédé d'ancrage d'une structure dans un ouvrage en béton, comprenant les étapes suivantes : positionnement d'un support d'ancrage tel que décrit plus haut sur l'ouvrage avant la coulée du béton, coulée de béton sur le support d'ancrage de telle sorte que les moyens de fixation de la structure soient affleurants avec la surface du béton, fixation de la structure sur les moyens de fixation. Selon un mode de réalisation avantageux, l'ouvrage comprend une pluralité de goujons à tête et le procédé comprend la soudure de la plaque du support d'ancrage à l'un au moins desdits goujons de manière à stabiliser le support pendant la coulée du béton. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe du dispositif conforme à l'invention avec la 10 structure ancrée sur l'ouvrage en béton, - la figure 2 est une vue du même dispositif sans la structure, - la figure 3 est une vue de côté du support d'ancrage, - la figure 4 est une vue de dessus dudit support, - la figure 5 est une vue en perspective illustrant la mise en place du support 15 sur l'ouvrage avant la coulée du béton. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On décrira, dans cet exemple non limitatif, un dispositif pour ancrer une borne lumineuse dans le tablier en béton d'un pont. 20 Dans cet exemple, illustré à la figure 1, la borne lumineuse 1 se présente sensiblement sous la forme d'un cylindre en fonte d'environ 25 mm d'épaisseur, d'un diamètre extérieur de l'ordre de 300 mm et d'une hauteur de l'ordre de 320 mm, à l'intérieur duquel est logé un luminaire. Celui-ci est alimenté en courant électrique par un câble 10. 25 Cette borne 1 est destinée à être posée à la limite entre la chaussée 2 (sur laquelle circulent les véhicules) et le trottoir 3 réservé aux piétons. Outre sa fonction d'éclairage, la borne 1 joue donc un rôle de barrière de sécurité. De par sa structure, une telle borne peut encaisser un choc de l'ordre de 10 tonnes sans se déformer de plus de 0,7 mm. 30 Par ailleurs, le support d'ancrage conforme à l'invention est conçu pour que sous un tel impact, la borne 1 ne se descelle pas.5 A cet effet, le support d'ancrage comprend une plaque 4 comprenant sur une de ses faces 4A des moyens 5 pour fixer la borne 1, et, sur la face opposée 4B, des goujons à tête 7, 8 dont la détermination du nombre et des dimensions sera exposée plus bas. La plaque 4 est par exemple de forme rectangulaire, en acier, et d'une épaisseur de l'ordre de 15 mm. La plaque 4 constitue essentiellement un support intermédiaire pour faire reposer les moyens de fixation de la borne sur les goujons. Comme on le verra plus bas, la forme rectangulaire est ici avantageuse pour rendre plus facile sa liaison au tablier (par des soudures aux quatre coins) et pour gérer l'espacement demandé entre les goujons, mais cette forme n'est bien sûr pas limitative. L'épaisseur et le matériau de la plaque sont choisis pour permettre d'éviter sa déformation lors d'un choc, étant entendu que plus le matériau est résistant moins la plaque se déforme ; il en va de même pour l'épaisseur. Dans l'exemple décrit, la plaque 4 a une longueur de 320 mm et une largeur de 15 200 mm. Comme on le verra plus bas, en vue de sa mise en place sur l'ouvrage, la longueur et la largeur de la plaque sont de préférence compatibles avec la distance entre les goujons du tablier installés au préalable. Les moyens 5 de fixation de la borne 1 sur la plaque 4 sont de préférence des 20 bossages taraudés soudés sur la face supérieure de la plaque, et recevant des vis 6 passant à travers la base de la borne 1. De manière particulièrement avantageuse, les vis 6 sont des vis fusibles, c'est-à-dire qu'elles sont dimensionnées pour se rompre sous l'application d'une force déterminée. 25 A cet effet, comme on le voit mieux sur la figure 2, la portion de tige 6A située sous la tête présente un diamètre inférieur au diamètre nominal de la tige û par exemple, la portion réduite présente un diamètre de 23 mm pour une section filetée nominale de 30 mm. Dans le cas d'espèce, les vis 6 sont au nombre de deux, disposées 30 parallèlement à la chaussée. Dans ce cas, comme l'impact d'un véhicule sur la borne 1 est dans une direction inclinée par rapport à l'axe défini par les deux vis 6, l'une d'elles encaisse un effort plus important que l'autre. Il est donc nécessaire, dans le dimensionnement, de tenir compte de l'effort subi par la vis la plus contrainte. Comme on le voit sur la figure 4, la plaque 4 est percée d'un orifice 11 pour le passage du câble d'alimentation électrique 10 du luminaire. Les goujons à tête 7, 8 présentent des dimensions (longueur et diamètre) et un écartement déterminés de manière à conférer au support d'ancrage une résistance en traction et en flexion supérieure ou égale à la résistance requise par le cahier des charges. Il s'agit notamment que la plaque 4 ne se déforme pas sous l'effort appliqué. On peut utiliser à cet effet des goujons des goujons à tête en acier disponibles dans le commerce en différentes dimensions, par exemple ceux distribués par la société Nelson. De tels goujons sont utilisés dans le domaine de la construction pour renforcer les ouvrages. Les goujons à souder ont la particularité de présenter une très grande résistance à l'arrachement tout en présentant des facilités de montage. Leur pose par soudage est rapide et facile, ce qui rend le minimise le coût de fabrication des structures. La conception et le positionnement des goujons 7, 8 fait appel à la théorie des cônes de rupture, décrite dans le manuel "Embedment Properties of Headed Studs" de la société Nelson. Plus précisément, chaque goujon à tête possède un cône de rayonnement dans le béton qui, pour que la résistance de l'ensemble soit maximale, ne doit pas interférer avec le cône de rayonnement d'un goujon adjacent. Dans le manuel cité plus haut, des abaques indiquent, pour chaque type de goujon à tête donné (i.e. à diamètre et longueur fixés), l'espacement à adopter pour éviter de telles interférences. Au cas où une interférence ne peut être évitée, des tables de réduction permettent d'évaluer la résistance réelle. Les goujons employés ont typiquement un diamètre compris entre 14 et 22 mm et une longueur comprise entre 60 et 140 mm. Ainsi, pour l'exemple illustré, pour tenir compte d'une pente du tablier entre le trottoir et la chaussée, la Demanderesse a choisi deux types de goujons : - trois goujons 7 courts (répartis longitudinalement côté trottoir), présentant un diamètre de 15,8 mm et une longueur de 68 mm, et - trois goujons 8 longs (répartis longitudinalement côté chaussée), de 19,5 mm de diamètre et 132 mm de long. Les figures 3 et 4 illustrent cette répartition respectivement en vue de dessus et en vue de côté. Pour limiter les dimensions de la plaque, les goujons à tête 7, 8 sont espacés de 160 mm à la fois selon la longueur et selon la largeur de la plaque 4. Ce choix suppose une interférence entre les cônes de rayonnement des goujons longs 8 (qui devraient, éviter toute interférence, être distants de 182 mm), mais il a été tenu compte de cette diminution de la résistance dans le calcul de la résistance globale du support. Il va de soi que l'on pourrait choisir d'autres dimensions de goujons avec un espacement différent, en vérifiant que la résistance souhaitée est obtenue, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. L'unité de résistance associée à chaque goujon est le kip (kilo-pound force), qui équivaut à 4448,22 N. Ainsi, les goujons longs 8 présentent une résistance de 23,86 kips tandis que les goujons courts 7 possèdent une résistance de 8 kips. La figure 5 illustre la mise en place du support qui vient d'être décrit dans l'ouvrage en béton, pour former un dispositif d'ancrage sur lequel on pourra fixer la structure 1. Le support est mis en place sur le tablier 9 avant la coulée du béton, et est stabilisé au moyen de points de soudure S (par exemple aux quatre coins de la plaque 4) sur des goujons 12 sortant du tablier 9. Dans le cas où l'ouvrage ne comprendrait pas de tels goujons 12, on pourrait stabiliser le support avant coulage par d'autres moyens : par exemple, sur le ferraillage structurel de l'ouvrage (ici, le trottoir) ou bien le caler dans les coffrages. Dans les cas les plus complexes sans aucun moyen de stabilisation préexistant, il faut créer un appareil qui permette de stabiliser le support avant coulage du béton, comme par exemple une structure de suspension en bois amovible. Puis le béton est coulé sur le tablier 9 de manière à noyer le support d'ancrage et à ne laisser affleurer avec la surface du béton (ici, la surface du trottoir) que la partie supérieure des bossages 5 de fixation des vis fusibles. En cas d'impact sur la borne 1, les efforts sont donc transmis successivement : aux vis 6 de fixation de la borne, à la plaque 4, aux goujons 7, 8 de la plaque, au béton du tablier du pont, aux goujons 12 du tablier et au ferraillage inclus dans le béton. Ainsi, si l'impact est inférieur à 10 tonnes, la borne 1 se déforme légèrement mais reste ancrée sur le pont. Si en revanche l'impact est supérieur à 10 tonnes, alors les vis fusibles 6 cèdent sans que le dispositif d'ancrage ne soit endommagé. Dans ce cas, la borne 1 se désolidarise du dispositif d'ancrage mais est retenue par le câble 9 d'alimentation électrique du luminaire, de sorte qu'elle ne parcourt pas une grande distance. Il suffit alors, remettre la borne 1 en place, de la fixer sur le dispositif d'ancrage au moyen de nouvelles vis 6, ce qui rend la réparation particulièrement peu onéreuse. Le dispositif permet donc d'éviter à la fois l'endommagement de la structure 1, du béton et du support d'ancrage. Par ailleurs, la fabrication du support ne nécessite que la fourniture de plaques et de goujons et la soudure de ceux-ci sur la plaque, ce qui la rend simple et peu onéreuse. Enfin, il va de soi que l'exemple que l'on vient de donner n'est qu'une illustration particulière en aucun cas limitative quant aux domaines d'application de l'invention. Ainsi, le dispositif conforme à l'invention peut être utilisé û moyennant un dimensionnement à la portée de l'homme du métier û pour ancrer un lampadaire (c'est-à-dire un dispositif d'éclairage monté sur un mât haut de plusieurs mètres) sur un pont ou une route. Dans ce cas, on utilisera plutôt quatre vis de fixation pour solidariser le lampadaire au dispositif d'ancrage. De même, le support d'ancrage peut être installé non dans le sol mais dans le plafond d'un tunnel, par exemple pour supporter un anneau de levage. REVENDICATIONS1. Support pour l'ancrage d'une structure (1) dans un ouvrage en béton, 5 caractérisé en ce qu'il comprend : une plaque support (4), des moyens (5) de fixation de la structure (1) sur une face (4A) de la plaque (4), une pluralité de goujons à tête (7, 8) sur la face opposée (4B) de ladite 10 plaque (4). 2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque (4) et les goujons à tête (7, 8) sont en acier et en ce que les goujons sont soudés sur la plaque (4). 3. Support selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les goujons ont un diamètre compris entre 14 et 22 mm et une longueur comprise entre 60 et 140 mm. 20 4. Support selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de fixation de la structure (1) sont des bossages (5) taraudés recevant des vis (6). 5. Support selon la revendication 4, caractérisé en ce que les vis (6) 25 présentent une restriction de section de manière à rompre lorsque la structure (1) est soumise à une contrainte supérieure à un seuil déterminé. 6. Support selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la structure (1) est une borne lumineuse cylindrique et en ce que quatre à six goujons 30 (7, 8) à tête sont soudés sur la plaque support (4). 15 7. Dispositif d'ancrage d'une structure (1) dans un ouvrage en béton (3), caractérisé en ce qu'il comprend un support selon l'une des revendications 1 à 6 et en ce que ledit support est noyé dans l'ouvrage en béton (3) de telle sorte que les moyens de fixation (5) de la structure (1) soient affleurants avec la surface du béton. 8. Procédé d'ancrage d'une structure (1) dans un ouvrage en béton (3), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : positionnement d'un support d'ancrage selon l'une des revendications 1 à 6 Io sur l'ouvrage avant la coulée du béton, coulée de béton sur le support d'ancrage de telle sorte que les moyens de fixation (5) de la structure soient affleurants avec la surface du béton, fixation de la structure (1) sur les moyens de fixation (5). 15 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ouvrage comprend une pluralité de goujons à tête (12) et en ce que la plaque (4) du support d'ancrage est soudée à l'un au moins desdits goujons (12) de manière à stabiliser le support pendant la coulée du béton.