Brevet FR3095215A1 — publié le 20201023

Description Titre de l'invention : Dispositif d'ancrage dans un sol à ailettes et procédé associé [0001] La présente invention concerne un dispositif dans un sol, comprenant : [0002] - une tige s'étendant principalement selon une première direction entre une portion extrême supérieure et une portion extrême inférieure, et [0003] - une partie supérieure solidaire de la portion extrême supérieure de la tige. [0004] FR 2 954 788 A décrit un dispositif d'ancrage à un sol comprenant un élément cy- lindrique comportant une première extrémité munie d'une platine de positionnement destinée à prendre appui sur le sol et munie de moyens d'attache et une seconde extrémité libre opposée à la platine de positionnement et munie d'un organe de perforation dans le sol. [0005] Un tel dispositif d'ancrage est particulièrement adapté pour résister aux efforts de traction et de compression. [0006] Un tel dispositif d'ancrage n'est pas destiné à résister particulièrement aux efforts de flexion, c'est-à-dire perpendiculaires à l'axe principal de l'élément cylindrique. [0007] Cependant, certaines techniques d'ancrage nécessitent un dispositif prévu pour résister auxdits efforts de flexion. [0008] L'un des buts de l'invention est de proposer un dispositif d'ancrage à un sol prévu pour résister aux efforts de flexion. [0009] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'ancrage du type précité, dans lequel la partie supérieure comprend deux ailettes, une première des ailettes s'étendant d'un premier côté de la tige selon une deuxième direction, une deuxième des ailettes s'étendant d'un deuxième côté de la tige selon la deuxième direction, la deuxième direction étant sensiblement perpendiculaire à la première direction. [0010] Les ailettes de la partie supérieure s'étendant selon une direction perpendiculaire à l'axe de la tige, la partie supérieure du dispositif est apte à reprendre les efforts perpendiculairement aux ailettes et à les répartir selon l'axe de la tige. [0011] Le dispositif d'ancrage peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérée(s) individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : [0012] chaque ailette s'étend principalement dans un même plan d'effort, le plan d'effort s'étendant selon la première direction et la deuxième direction ; [0013] chaque ailette présente une dimension selon la deuxième direction comprise entre 200 min et 2 ni; [0014] la partie supérieure comprend une plaque de raidissement, la plaque de raidissement 2 s'étendant principalement selon un plan sensiblement perpendiculaire à la première direction, la plaque de raidissement étant soudée à chacune des ailettes ; [0015] la partie supérieure comprend une portion dc solidarisation dc la partie supérieure à la tige, la portion de solidarisation comprenant une partie tubulaire emmanchée sur la portion extrême supérieure de la tige ; [0016] la tige est pourvue d'au moins un disque hélicoïdal d'effort entre sa portion extrême inférieure et sa portion extrême supérieure ; [0017] le dispositif comprend comprenant un plateau solidaire de la portion extrême su- périeure de la tige, le plateau comprenant un élément de fixation configure pour être relié à un objet à ancrer ; et/ou [0018] le dispositif comprend une anode sacrificielle fixée à une extrémité supérieure du dispositif d'ancrage. [0019] L'invention concerne en outre un procédé d'ancrage d'un objet à un sol, comprenant les étapes suivantes : [0020] - fourniture d'un dispositif d'ancrage tel que décrit précédemment, [0021] - insertion de la tige du dispositif d'ancrage dans le sol, et [0022] - fixation de l'objet au dispositif d'ancrage, l'objet appliquant un effort selon une direction perpendiculaire à la deuxième direction. [0023] Le procédé d'ancrage peut en outre être tel qu'après insertion de la tige du dispositif d'ancrage dans le sol, la partie supérieure affleure du sol. [0024] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : [0025] - [fig.1] [Fig 2] les figures 1 et 2 sont des vues schématiques d'une charge tenue entre deux dispositifs d'ancrage selon un mode de réalisation de l'invention selon différentes configurations, et [0026] - [fig.3] [Fig 4] les figures 3 et 4 sont respectivement une vue en perspective et une vue éclatée d'un dispositif d'ancrage des figures 1 et 2. [0027] Un ou des dispositifs d'ancrage 10 dans un sol selon un mode de réalisation de l'invention sont représentés sur les figures 1 à 4. [0028] Le dispositif d'ancrage 10, représenté plus particulièrement sur les figures 3 et 4, comprend une tige 12 et une partie supérieure 14. [0029] La tige 12 et la partie supérieure 14 sont ici des pièces distinctes. [0030] Le dispositif d'ancrage 10 comprend ici en outre un plateau 16, ici distinct. [0031] La tige 12 s'étend principalement selon une première direction D entre une portion extrême supérieure 18 et une portion extrême inférieure 20. [0032] La portion extrême supérieure 18 s'étend à partir d'une extrémité dite supérieure 19 de la tige 12 selon la première direction D. 3 [0033] La portion extrême inférieure 20 s'étend à partir d'une extrémité dite inférieure 21 de la tige 12 selon la première direction D. [0034] Dans l'exemple représenté, la tige 12 comprend un élément cylindrique creux. Alter- nativement, l'élément cylindrique est plein. [0035] L'élément cylindrique présente un axe principal s'étendant selon la première direction D. [0036] La tige 12 présente une dimension selon la première direction D comprise entre 1 ni et 10 ni. [0037] La tige 12 présente, dans sa portion extrême supérieure 18, un orifice cylindrique présentant un filetage interne. Le filetage interne s'étend depuis l'extrémité supérieure 19 et présente un axe selon la première direction D. [0038] La tige 12 présente, dans sa portion extrême inférieure 20, un biseau 22. [0039] Ce biseau 22 permet notamment d'améliorer l'intégration de la tige 12 dans le sol. [0040] La tige 12 est pourvue d'au moins un disque hélicoïdal d'effort 24, 26 entre sa portion extrême inférieure 20 et sa portion extrême supérieure 18. Plus particulièrement, la tige 12 est ici pourvue de deux disques hélicoïdaux d'effort 24, 26 espacés selon la première direction D. [0041] Chaque disque hélicoïdal d'effort est prévu pour pénétrer par vissage dans le sol. [0042] Chaque disque hélicoïdal d'effort 24, 26 s'étend radialcment vers l'extérieur à partir d'une paroi externe de la tige 12. [0043] Chaque disque hélicoïdal est ici soudé sur la tige 12. [0044] Chaque disque hélicoïdal est, par exemple, réalisé en acier renforcé. [0045] L'augmentation du nombre de disques hélicoïdaux d'effort 24, 26 permet d'augmenter l'effort d'ancrage du dispositif. Pour un effort donné, plus la contrainte à la rupture de sol est faible plus le nombre de disques hélicoïdaux d'effort est élevé. [0046] La distance entre deux disques hélicoïdaux d'effort 24, 26 dépend du diamètre de ces disques. Cette distance est comprise entre deux et cinq fois le diamètre du disque le plus important, et avantageusement entre trois et quatre fois ce diamètre. [0047] Dans l'exemple représenté, les disques hélicoïdaux d'effort 24, 26 présentent des diamètres équivalents entre eux. Alternativement, les diamètres des disques hélicoïdaux d'effort 24, 26 varient, dans le sens d'une diminution du diamètre des disques hélicoïdaux d'effort 24, 26 du disque hélicoïdal d'effort 24 le plus proche de la portion extrême supérieure 18 vers le disque hélicoïdal d'effort 26 le plus proche de la portion extrême inférieure 20. [0048] Dans un mode de réalisation non représenté, la tige ne comprend pas de disque hé- licoïdal d'effort. Un tel dispositif est, par exemple, adapté à être utilisé dans un sol du type roche. [0049] La tige 12 est, par exemple, réalisée en acier renforcé. [0050] La partie supérieure 14 est solidaire de la portion extrême supérieure 18 de la tige 12. [0051] La partie supérieure 14 s'étend, plus particulièrement, autour de la portion extrême supérieure 18 et notamment autour de l'extrémité supérieure 19. [0052] La partie supérieure 14 est ici réalisée en acier. [0053] La partie supérieure 14 comprend deux ailettes 28, 30. [0054] La partie supérieure 14 comprend en outre une portion de solidarisation 32 de la partie supérieure à la tige chou une plaque de raidissement 34. [0055] Une première des ailettes 28 s'étend d'un premier côté 36 de la tige 12 selon une deuxième direction D' et une deuxième des ailettes 28 s'étend d'un deuxième côté 38 de la tige selon la deuxième direction D'. La deuxième direction est sensiblement perpendiculaire à la première direction D, par exemple à 5' près, plus particulièrement à 1' près. [0056] Chaque ailette 28, 30 présente une dimension selon la deuxième direction D' comprise entre 200 mm et 2 m. [0057] Ainsi, les ailettes 28, 30 s'étendent de part et d'autre de la tige 12, plus particu- lièrement de la portion extrême supérieure 18, selon la deuxième direction D'. [0058] Chaque ailette 28, 30 s'étend selon la première direction D entre un bord supérieur et un bord inférieur. [0059] Le bord supérieur s'étend au même niveau que l'extrémité supérieure 19 de la tige 12 selon la première direction D. [0060] Les ailettes 28,30 s'étendent principalement dans un même plan d'effort, le plan d'effort s'étendant selon la première direction D et la deuxième direction D'. [0061] Les ailettes 28,30 sont symétriques entre elles par rapport à un plan perpendiculaire au plan d'effort, dit plan médian. Le plan médian passe par l'axe principal de la tige 12. [0062] Chaque ailette 28,30 a ici une forme générale rectangulaire dont un côté s'étend le long de la tige 12. Chaque ailette 28,30 présente, dans l'exemple représenté, un chanfrein dans un coin du bord inférieur à l'opposé de la tige. Le chanfrein permet notamment une meilleure intégration de la partie supérieure 14 dans le sol. [0063] Les dimensions des ailettes sont déterminées en fonction des forces susceptibles d'être appliquées sur le dispositif d'ancrage 10. [0064] La portion de solidarisation 32 comprend une partie tubulaire emmanchée sur la portion extrême supérieure 18 de la tige 12. [0065] Les ailettes 28, 30 s'étendent depuis une surface externe de la portion de solida- risation 32, chacune en direction opposée de la tige et dans des directions radialement opposées l'une par rapport à l'autre. [0066] La portion de solidarisation 32 s'étend entre un bord supérieur et un bord inférieur selon la première direction D, le bord supérieur de la portion de solidarisation et le bord supérieur de chacune des ailettes étant continus entre eux. [0067] La portion de sol idarisation 32 présente la même extension que les ailettes selon la première direction D. [0068] Ainsi, le bord inférieur de la portion de sol idarisation 32 et le bord inférieur de chacune des ailettes 28, 30 sont continus entre eux. [0069] La plaque de raidissement 34 s'étend principalement selon un plan perpendiculaire à la première direction D. [0070] La plaque de raidissement 34 s'étend en contact avec le bord supérieur des ailettes 28, 30. [0071] La plaque de raidissement 34 s'étend au-dessus des ailettes 28, 30 selon la première direction D. [0072] La plaque de raidissement 34 permet notamment d'améliorer la rigidité de la partie supérieure 14. [0073] La plaque de raidissement 34 présente une forme générale allongée selon la deuxième direction D'. [0074] La plaque de raidissement 34 présente une symétrie par rapport au plan d'effort et par rapport au plan médian. [0075] La dimension de la plaque de raidissement 34 selon la deuxième direction D' est comprise entre 200 mm et 4 m. [0076] La plaque de raidissement 34 est soudée à chacune des ailettes 28,30 et, le cas échéant, à la portion de solidarisation 32. [0077] La plaque de raidissement 34 présente ici une ouverture traversante 40 face à l'extrémité supérieure 19 de la tige 12. Le filetage interne de la portion extrême supérieure 18 de la tige 12 est accessible à travers ladite ouverture traversante. [0078] Le plateau 16 est solidaire de la portion extrême supérieure 18 de la tige 12. [0079] Le plateau 16 est ici réalisé en acier. [0080] Le plateau 16 comprend un élément de fixation configuré pour être relié à un objet à ancrer. [0081] Le plateau 16 comprend en outre une plaque 44 sur laquelle l'élément de fixation est fixé. La plaque 44 s'étend perpendiculairement à la première direction D. [0082] La plaque 44 s'étend contre une extrémité supérieure de l'ensemble formé par la tige 12 et la partie supérieure 14. Plus particulièrement ici, la plaque 44 s'étend contre la plaque de raidissement 34. [0083] La plaque 44 délimite une ouverture traversante 45 selon l'axe principal de la tige 12. [0084] L'élément de fixation comprend ici un ban-eau 46 et deux bras maintenant le ban-eau 46 fixe et à distance de la plaque 44. [0085] Le barreau 46 s'étend selon la deuxième direction D' et est espacé de la plaque 44 selon la première direction D à l'opposé de la tige 12. Il est symétrique pat- rapport au 6 plan médian. [0086] Dans l'exemple représenté, le plateau 16, plus particulièrement la plaque 44, est en outre pourvu d'une anode sacrificielle 48. [0087] L'anode sacrificielle est un objet dans un métal plus réducteur que le matériau du dispositif 10 à protéger, ici l'acier, c'est-à-dire présentant un potentiel électrochimique plus bas que le matériau du dispositif 10. [0088] L'anode sacrificielle est ici réalisée dans un alliage de zinc, un alliage de magnésium ou un alliage d'aluminium. [0089] Alternativement, l'anode sacrificielle 48 n'est pas fixée au plateau 16. L'anode sacri- ficielle 48 est fixée avantageusement à une extrémité supérieure du dispositif d'ancrage 10. [0090] Alternativement, le dispositif d'ancrage 10 est en acier galvanisé ou peint, par exemple avec une peinture anti-rouille ou une peinture cpoxy. [0091] Alternativement, le dispositif d'ancrage 10 n'est pas pourvu d'anode sacrificielle, n'est pas peint et n'est pas réalisé en acier galvanisé. [0092] Dans l'exemple représenté, le plateau 16 est fixé à la portion extrême supérieure 18 de la tige 12 par un mécanisme de fixation 50. [0093] Le mécanisme de fixation 50 comprend un goujon 52 et un boulon 54. [0094] Le goujon 52 est ici soudé sur la portion extrême supérieure 18 de la tige 12 au niveau de l'extrémité supérieure 19. [0095] Le goujon 52 traverse la plaque de raidissement 34, plus particulièrement à travers l'ouverture traversante 40 de la plaque de raidissement 34, et le plateau 16, plus parti- culièrement à travers l'ouverture traversante 45 de la plaque 44 du plateau 16. [0096] Le boulon 54 présente des dimensions supérieures à l'ouverture traversante 45 de la plaque 44 du plateau 16 et s'étend contre ladite plaque 44 à l'opposé de la tige 12. [0097] Le boulon 54 est vissé sur le goujon 52, de sorte à maintenir le plateau 16 contre la tige 12 et la partie supérieure 14 et la partie supérieure 14 solidaire de la tige 12. [0098] Alternativement, le plateau 16 est soudé à la portion extrême supérieure 18 de la tige 12. [0099] Un procédé d'ancrage d'un objet 100 à un sol 140 à l'aide d'un dispositif d'ancrage 110, 120 selon un mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit. [0100] Dans les exemples représentés sur les figures 1 et 2, l'objet 100 est maintenu entre deux dispositifs d'ancrage 110, 120 tels que décrits précédemment. [0101] L'objet 100 est ici un objet flottant sur une étendue d'eau 130. [0102] L'objet 100 est, par exemple, un ensemble photovoltaïque flottant ou une ou des éolienne(s) flottante(s). [0103] Le sol 140 est, par exemple, du remblai, un sol rocheux, un sol sableux, un sol argileux ou un sol caillouteux. 7 [0104] Le sol 140 présente une contrainte à la rupture comprise entre 0,05 Mpa (mégapascal) et 10 Mpa. [0105] Sur l'exemple de la figure 1, le sol 140 auquel sont ancrés les dispositifs d'ancrage 110, 120 est situé au-dessus du niveau de l'étendue d'eau selon la verticale du lieu. [0106] Alternativement, sur l'exemple de la figure 2, le sol 140 auquel sont ancrés les dis- positifs d'ancrage 110, 120 est situé en-dessous du niveau de l'étendue d'eau selon la verticale du lieu, c'est-à-dire que le sol est immergé. Le cas échéant, le niveau de l'étendue d'eau 130 est alors abaissé pendant la mise en place de l'ancrage de l'objet, de sorte que le sol 140 est situé au-dessus du niveau de l'étendue d'eau pendant l'insertion des dispositifs d'ancrage 110, 120, puis remis au niveau final souhaité. Les dispositifs d'ancrage 110, 120 sont alors immergés. [0107] Les dispositifs d'ancrage 110, 120 sont insérés dans le sol, de sorte à être ancrés dans le sol 140. Plus particulièrement, les deux dispositifs d'ancrage 110, 120 sont insérés de part et d'autre autour de l'emplacement prévu de l'objet à ancrer selon une direction donnée. [0108] La tige 112, 122 de chacun des dispositifs d'ancrage 110, 120 est insérée dans le sol 140. [0109] La tige 112, 122 est insérée selon un angle compris entre Oc et 45' par rapport à la verticale du lieu. [0110] Après insertion de la tige, la partie supérieure 114, 124 de chacun des dispositifs d'ancrage 110, 120 affleure le sol 140. [0111] Plus particulièrement ici, le bord supérieur des ailettes s'étend au même niveau que la surface supérieure du sol 140. [0112] La plaque de raidissement 116, 126 s'étend sur le sol 140 au contact avec le sol. [0113] Chacun des dispositifs d'ancrage 110, 120 est ainsi ancré dans le sol. [0114] L'objet 100 est ensuite fixé à chacun des dispositifs d'ancrage 110, 120. [0115] Plus particulièrement, l'objet 100 est relié à chacun des dispositifs d'ancrage 110, 120 par un câble. On entend par câble tout élément linéaire apte à résister à une force supérieure à l'effort d'ancrage prévu, par exemple supérieur à 10 000 N (Newtons). [0116] Le câble est ensuite fixé à la partie supérieure, plus particulièrement à l'élément de fixation du plateau, du dispositif d'ancrage 110, 120 correspondant. [0117] Le câble présente, dans l'exemple représenté, un angle inférieur à 20°, plus particu- lièrement inférieur à 100, par rapport à l'horizontale. [0118] Le câble définit en outre ici avec la tige du dispositif d'ancrage correspondant un angle compris entre 450 et 135°. [0119] L'objet 100 s'étend entre les deux dispositifs d'ancrage 110, 120. [0120] La deuxième direction de chacun des dispositifs d'ancrage 110, 120 est perpen- diculaire à la direction du câble reliant l'objet 100 audit dispositif d'ancrage 110, 120. 8 [0121] De préférence, l'objet 100 est fixé entre deux dispositifs d'ancrage 110, 120 de sorte que les câbles respectifs s'étendent selon un même plan. Les deuxièmes directions des dispositifs d'ancrage 110, 120 sont parallèles entre elles. [0122] L'objet 100 applique un effort selon la direction des câbles, c'est-à-dire sensiblement perpendiculairement à la deuxième direction du dispositif d'ancrage 110, 120 correspondant. [0123] Les ailettes de chacun des dispositifs d'ancrage 110, 120 reprennent les efforts en flexion exercés par l'objet 100 via le câble et les répartissent selon la direction de la tige, de sorte à correspondre à un effort de traction. [0124] Cela évite notamment un basculement de chacun des dispositifs d'ancrage 110, 120. [0125] Les dispositifs d'ancrage 110, 120 sont ainsi particulièrement avantageux pour reprendre les efforts en flexion. [0126] Cela permet un meilleur ancrage du dispositif d'ancrage dans le sol et ainsi un meilleur maintien de l'objet. [0127] Un tel dispositif d'ancrage est apte à supporter des efforts en flexion pour maintenir des objets présentant une masse supérieure à 2 tonnes, avantageusement à 10 tonnes. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] REVENDICATIONSDispositif d'ancrage (10 ; 110, 120) dans un sol, comprenant : - une tige (12 ; 112, 122) s'étendant principalement selon une première direction (D) entre une portion extrême supérieure (18) et une portion extrême inférieure (20), et - une partie supérieure (14; 114, 124) solidaire de la portion extrême supérieure (18) de la tige (12; 112, 122), caractérisé en ce que la partie supérieure (14 ; 114, 124) comprend deux ailettes (28, 30), une première (28) des ailettes s'étendant d'un premier côté (36) de la tige (12 ; 112, 122) selon une deuxième direction (D'), une deuxième (30) des ailettes s'étendant d'un deuxième côté (38) de la tige (12 ; 112, 122) selon la deuxième direction (D'), la deuxième direction (D') étant sensiblement perpendiculaire à la première direction (D). Dispositif d'ancrage (10 ; 110, 120) selon la revendication 1, dans lequel chaque ailette (28, 30) s'étend principalement dans un même plan d'effort, le plan d'effort s'étendant selon la première direction (D) et la deuxième direction (D'). Dispositif d'ancrage (10 ; 110, 120) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque ailette (28, 30) présente une dimension selon la deuxième direction (D') comprise entre 200 min et 2 m. Dispositif d'ancrage (10 ; 110, 120) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la partie supérieure (14 ; 114, 124) comprend une plaque de raidissement (34), la plaque de raidissement (34) s'étendant principalement selon un plan sensiblement perpendiculaire à la première direction (D), la plaque de raidissement (34) étant soudée à chacune des ailettes (28, 30). Dispositif d'ancrage (10 ; 110, 120) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la partie supérieure (14 ; 114, 124) comprend une portion de solidarisation (32) de la partie supérieure (14; 114, 124) à la tige (12 ; 112, 122), la portion de solidarisation (32) comprenant une partie tubulaire emmanchée sur la portion extrême supérieure (18) de la tige (12; 112, 122). Dispositif d'ancrage (10 ; 110, 120) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la tige (12 ; 112, 122) est pourvue d'au moins un disque hélicoïdal d'effort (24, 26) entre sa portion extrême inférieure (20) et sa portion extrême supérieure (18). 10 [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] Dispositif d'ancrage (10 ; 110, 120) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant un plateau (16 ; 116, 126) solidaire de la portion extrême supérieure (18) de la tige (12 ; 112, 122), le plateau (16 ; 116, 126) comprenant un élément de fixation configure pour être relié à un objet à ancrer. Dispositif d'ancrage (10 ; 110, 120) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une anode sacrificielle (48) fixée à une extrémité supérieure du dispositif d'ancrage (10 ; 110, 120). Procédé d'ancrage d'un objet (100) à un sol (140), comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'un dispositif d'ancrage (10 ; 110, 120) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, - insertion de la tige (12; 112, 122) du dispositif d'ancrage (10 ; 110, 120) dans le sol (140), et - fixation de l'objet (100) au dispositif d'ancrage (10; 110, 120), l'objet (100) appliquant un effort selon une direction perpendiculaire à la deuxième direction (D'). Procédé d'ancrage selon la revendication 9, dans lequel, après insertion de la tige (12; 112, 122) du dispositif d'ancrage (10; 110, 120) dans le sol (140), la partie supérieure (14 ; 114, 124) affleure du sol (140).