FR2686915A1 - Device for anchoring, under tension, tie rods made of composite material - Google Patents
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- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif pour l'ancrage sous tension d'au moins un tirant en matériau composite, comprenant une tête d'ancrage ayant au moins un trou à travers lequel passe ledit tirant et qui a, en coupe longitudinale, un profil en coin, et un Jeu de clavettes auto-serrantes disposées dans ledit trou et ayant un profil longitudinal en coin adapté à celui du trou pour y serrer le tirant. The present invention relates to a device for anchoring under tension of at least one tie rod made of composite material, comprising an anchoring head having at least one hole through which said tie rod passes and which, in longitudinal section, has a profile of corner, and a set of self-tightening keys disposed in said hole and having a longitudinal profile wedge adapted to that of the hole to tighten the tie.
On connaît depuis 50 ans environ les techniques qui consistent à appliquer à un ouvrage de génie civil. des efforts de précontrainte grâce à des tirants constitués par des barres ou des cables en acier à haute limite élastique (3 1 500 KPa > . Les dispositifs d'ancrage permettant de reporter- l'effort du tirant sous tension à l'ouvrage sont nombreux. Dans le cas où les tirants sont des barres, le dispositif d'ancrage est en général constitué par un écrou qui est vissé sur un filetage prévu sur la barre et qui s'appuie sur une plaque de répartition d'efforts.Dans le cas où les tirants sont des câbles, les premiers dispositifs d'ancrage ont d'abord fait appel au scellement du câble généralement dans du béton ou dans un coulis de ciment, ou au sertissage d'un manchon métallique sur le câble par filage dudit manchon au travers d'une filière. Ces deux techniques 'étant révélées peu pratiques pour la mise en oeuvre sur les chantiers de génie civil, on a ensuite développé des dispasitifs d'ancrage composés d'un Jeu de clavettes, généralement coniques, qui viennent se coincer avec le ou les câbles dans le ou les trous, généralement coniques, d'une pièce métallique, dite tête d'ancrage, qui s'appuie sur l'ouvrage et lui transmet l'effort de traction du ou des câbles.La surface des clavettes qui est en contact avec le câble est en général formée de manière à présenter une certaine rugosité, par exemple une indentation, de façon à augmenter le frottement entre les clavettes et le câble. For about 50 years, the techniques of applying to a civil engineering work have been known. prestressing forces by means of tie rods made of steel bars or cables with a high elastic limit (3 1 500 KPa). The anchoring devices allow the tension of the tensioning tie to be transferred back to the structure. In the case where the tie rods are bars, the anchoring device is generally constituted by a nut which is screwed onto a thread provided on the bar and which is supported on a force distribution plate. where the tie rods are cables, the first anchoring devices first used the sealing of the cable generally in concrete or in a cement grout, or the crimping of a metal sleeve on the cable by spinning said sleeve to These two techniques were revealed to be impractical for use on civil engineering sites, and anchoring devices consisting of a set of generally conical wedges were developed. wedge with the cable or cables in the hole or holes, generally conical, a metal part, said anchor head, which is supported on the structure and transmits the tensile force of the cable or cables. The surface of the keys which is in contact with the cable is generally formed so as to have a certain roughness, for example an indentation, so as to increase the friction between the keys and the cable.
En outre, les clavettes sont habituellement réalisées en un matériau ayant une dureté supérieure à celle des câbles, afin de favoriser l'incrustation des dents des clavettes dans la matière du câble serré par lesdites clavettes
Depuis une dizaine d'années sont apparus de nouveaux matériaux, dits composites, capables de remplacer l'acier dans ce domaine d'applications. Ces matériaux sont essentiellement composés d'un très grand nombre de fibres parallèles à haute résistance reliées entre elles par une matrice en résine de synthèse. Les fibres peuvent, par exemple, être du verre, du carbone, des aramides, etc. La résine peut appartenir aux familles des polyesters, des époxydes, etc. Le produit obtenu peut revêtir la forme d'un ruban ou d'un jonc cylindrique. I1 peut également être enrobé d'une tresse constituée des mêmes fibres.Un exemple d'un tel produit est le jonc "JITEC" développé et commercialisé par la
Société COUSIN, dans lequel la densité des fibres par rapport à l'ensemble de la matière consituant le jonc atteint 85 h. In addition, the keys are usually made of a material having a hardness greater than that of the cables, to promote the incrustation of the teeth of the keys in the material of the cable clamped by said keys
Over the past ten years, new materials have emerged, known as composites, capable of replacing steel in this field of applications. These materials are essentially composed of a very large number of high-strength parallel fibers interconnected by a matrix of synthetic resin. The fibers may, for example, be glass, carbon, aramids, etc. The resin may belong to the families of polyesters, epoxides, etc. The product obtained can take the form of a ribbon or a cylindrical ring. It can also be coated with a braid made of the same fibers. An example of such a product is the "JITEC" ring developed and marketed by the
COUSIN company, in which the density of the fibers in relation to the whole material constituting the ring reaches 85 h.
Ces matériaux composites ont de nombreuses qualités qui les feraient apprecier pour des applications en précontrainte ou dans des techniques voisines de la précontrainte < haubanage de structure, câbles de suspension, tirants d'ancrage dans le sol > . Parmi les plus importantes de ces qualités, on peut citer - une résistance à la rupture par traction égale ou
supérieure à celle de l'acier à haute limite
élastique; - une insensibilité à la corrosion et à la plupart des
acides et des bases; - un pouvoir d'isolation électrique et un amagnétisme
total; et - une grande légèreté (ils sont 4 à 8 fois plus légers
que l'acier).These composite materials have many qualities that would make them appreciated for applications in prestressing or in techniques close to the prestressing <structural guying, suspension cables, tie rods in the ground>. Among the most important of these qualities are: - an equal tensile breaking strength or
superior to that of high-limit steel
elastic; - Insensitivity to corrosion and most
acids and bases; - power of electrical insulation and non-magnetism
total; and - a great lightness (they are 4 to 8 times lighter
than steel).
L'utilisation des tirants en matériau composite se heurte cependant au délicat problème de l'ancrage de leur extrémité ou d'un point quelconque de leur longueur par rapport à la structure à précontraindre, cette opération d'ancrage devant pouvoir être effectuée pendant que le tirant est sous tension. A ce Jour, les seuls procédés d'ancrage ayant donné un résultat acceptable consistent à coller le tirant en matériau composite, qui est le plus souvent constitué par un ou plusieurs joncs, dans une pièce massive, généralement métallique. Les colles utilisées sont du type bicomposant et réticulent par polymérisation dans des conditions de température et d'hygrométrie bien précises. Ces conditions rendent l'exécution de tels ancrages impossible sur un chantier soumis aux intempéries.Leur exécution en atelier a pour conséquence des difficultés importantes de conditionnement et de transport des tirants, qui mesurent couramment plusieurs dizaines de mètres de longueur. Comme les tirants sont obligatoirement réalisés plusieurs jours avant leur mise en tension, ils ne peuvent être ensuite adaptés en cas d'éventuelles erreurs dimensionnelles sur les ouvrages. The use of the tie rods of composite material, however, faces the delicate problem of anchoring their end or any point of their length relative to the structure to be prestressed, this anchoring operation to be performed while the pulling is under tension. To date, the only anchoring methods that have given an acceptable result consist in bonding the tie rod made of composite material, which is most often constituted by one or more rods, in a massive piece, generally made of metal. The glues used are of the two-component type and crosslink by polymerization under conditions of temperature and hygrometry very precise. These conditions make the execution of such anchorages impossible on a construction site subjected to the weather. Their execution in workshop results in significant difficulties of packaging and transport of the tie rods, which commonly measure several tens of meters in length. As the tie rods are necessarily made several days before their tensioning, they can not be adapted in case of possible dimensional errors on the structures.
Ces difficultés étant analogues à celles qui avaient été rencontrées lors de l'utilisation de manchons sertis sur des câbles d'acier, on a ensuite cherché à utiliser des dispositifs d'ancrage à clavettes coniques, mais sans succès jusqu'à ce Jour. En effet, le matériau composite du tirant ayant des propriétés mécaniques très anisotropes, le serrage de clavettes généralement munies d'une indentation destinée à augmenter le coefficient de frottement entre tirant et clavettes, provoque rapidement la rupture du tirant. These difficulties being similar to those which had been encountered when using sleeves crimped on steel cables, it was then sought to use conical key anchor devices, but unsuccessfully until today. Indeed, the composite material of the tie rod having very anisotropic mechanical properties, the clamping of keys generally provided with an indentation intended to increase the coefficient of friction between tie rod and keys, quickly causes the breaking of the tie rod.
On connaît cependant par le brevet FR 2 593 5?1 un dispositif d'ancrage qui comprend une pièce ayant un trou conique central et un filetage extérieur, un jeu de clavettes coniques et un bouchon taraudé provoquant, par vissage sur le filetage extérieur de ladite pièce, le coincement des clavettes sur le Jonc en matériau composite. Ce dispositif d'ancrage est monté sur le jonc avant toute traction sur celui-ci et, grâce à la queue qui est solidaire du bouchon, il permet de relier le jonc à une structure fixe ou à un dispositif de traction propre à exercer une force de traction sur le Jonc. Il est clair que ce dispositif d'ancrage connu ne peut pas être monté sur un jonc pendant que celui-ci est mis 'souks tension. However, patent FR 2 593 5? 1 discloses an anchoring device which comprises a part having a central conical hole and an external thread, a set of conical keys and a threaded plug causing, by screwing on the external thread of said piece, the wedging of the keys on the Ring in composite material. This anchoring device is mounted on the rod before any traction on it and, thanks to the tail which is secured to the plug, it allows to connect the rod to a fixed structure or to a traction device able to exert a force traction on the ring. It is clear that this known anchoring device can not be mounted on a rod while it is under tension.
La présente invention a donc pour but de fournir un dispositif d'ancrage, du type à clavettes coniques ou en coin, permettant de réaliser, sur un chantier et commodément, le blocage sous tension d'un tirant en matériau composite, pour une force de traction pouvant atteindre une valeur proche de la résistance intrinsèque à la rupture par traction dudit matériau composite. The object of the present invention is therefore to provide an anchoring device, of the conical wedge type or wedge type, making it possible, on a site and conveniently, to block the tension of a tie rod made of composite material, for a force of traction up to a value close to the intrinsic tensile strength of said composite material.
A cet effet, le dispositif d'ancrage selon l'invention est caractérisé en ce que, au moins dans leur région en contact avec le tirant, les clavettes sont en un matériau qui a une dureté inférieure à celle du matériau composite du tirant, de telle sorte que, en service, les clavettes puissent subir une déformation plastique dans ladite région sous l'effet du serrage sur le tirant, afin d'épouser droitement la surface de celui-ci, ledit matériau des clavettes étant en outre choisi de façon à présenter une résistance au cisaillement au contact tirant-clavettes qui est suffisante pour résister à l'effort de traction à ancrer dans le tirant. For this purpose, the anchoring device according to the invention is characterized in that, at least in their region in contact with the tie rod, the keys are made of a material which has a hardness lower than that of the composite material of the tie rod, so that, in use, the keys can undergo plastic deformation in said region under the effect of tightening on the tie rod, in order to fit the surface of said tie, said key material being furthermore selected so as to have shear resistance at the key-pull contact which is sufficient to withstand the tensile force to be anchored in the tie rod.
Suivant une forme préférée de réalisation de l'invention, dans le cas où les clavettes ont une surface extérieure conique, chaque interstice entre les clavettes a une forme telle qu'il ne se trouve pas dans un plan contenant l'axe longitudinal du trou du dispositif d'ancrage dans lequel se trouvent les clavettes. According to a preferred embodiment of the invention, in the case where the keys have a conical outer surface, each interstice between the keys has a shape such that it is not in a plane containing the longitudinal axis of the hole of the anchoring device in which are the keys.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux au cours de la description qui va suivre de diverses formes d'exécution données a titre d'exemple en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 est une vue en partie en coupe et en partie en élévation d'un dispositif d'ancrage conforme à l'invention.Other features and advantages of the invention will emerge more clearly from the following description of various embodiments given by way of example with reference to the appended drawings in which:
Figure 1 is a view partly in section and partly in elevation of an anchoring device according to the invention.
La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II
Il de la figure 1.FIG. 2 is a sectional view along the line II
He of Figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe et à plus grande échelle montrant un détail d'une des clavettes du dispositif d'ancrage de la figure 1. FIG. 3 is a view in section and on a larger scale showing a detail of one of the keys of the anchoring device of FIG. 1.
La figure 4 est une vue en élévation latérale montrant deux clavettes coniques selon une forme de réalisation légèrement modifiée par rapport à la figure 1. FIG. 4 is a side elevational view showing two conical keys according to a slightly modified embodiment with respect to FIG.
Les figures 5 et 6 sont des vues en bout des deux clavettes de la figure 4, respectivement suivant les flèches i et G de cette figure. Figures 5 and 6 are end views of the two keys of Figure 4, respectively along the arrows i and G of this figure.
La figure 7 est une vue en coupe longitudinale des deux clavettes de la figure 4. Figure 7 is a longitudinal sectional view of the two keys of Figure 4.
La figure 8 montre, à plus grande échelle, un détail des clavettes de la figure 7. Figure 8 shows, on a larger scale, a detail of the keys of Figure 7.
La figure 9 montre une autre forme de réalisation du dispositif d'ancrage de la présente invention, utilisant des clavettes en forme de coins à surfaces planes, propres à serrer un tirant en forme de ruban. Figure 9 shows another embodiment of the anchoring device of the present invention, using wedges in the form of flat surface wedges, suitable for tightening a ribbon tie.
La figure 10 est une vue en coupe suivant la ligne X
X de la figure 9.FIG. 10 is a sectional view along line X
X of Figure 9.
Le dispositif d'ancrage représenté dans la figure 1 comprend, de façon connue, une pièce d'ancrage 1, encore appelée tête d'ancrage, qui présente un trou 2 à travers lequel passe un tirant 3 à ancrer et dans lequel est disposé un jeu de clavettes, par exemple deux clavettes 4 destinées à bloquer le tirant 3 par coincement dans le trou 2 de la tête d'ancrage 1. The anchoring device shown in FIG. 1 comprises, in known manner, an anchoring piece 1, also called an anchor head, which has a hole 2 through which passes a tie rod 3 to be anchored and in which is disposed a set of keys, for example two keys 4 intended to block the tie rod 3 by wedging in the hole 2 of the anchor head 1.
La tête d'ancrage 1 est destinée à assurer le report, sur un ouvrage, de l'effort de traction exercé par le tirant 3 et elle peut être constituée par un bloc de matière cohérente, par exemple en acier. Dans le cas ou le tirant 3 est constitué par un Jonc cylindrique', le trou 2 peut être conique et sa plus petite section transversale circulaire Cà l'extrémité droite de la tête d'ancrage dans la figure 1) a un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur du jonc 3, de telle façon que celui-ci puisse se déplacer librement à travers le trou 2 en l'absence des clavettes 4. The anchoring head 1 is intended to ensure the transfer to a structure of the tensile force exerted by the tie rod 3 and it may consist of a block of coherent material, for example steel. In the case where the tie rod 3 is constituted by a cylindrical rod ', the hole 2 can be conical and its smallest circular cross section C at the right end of the anchoring head in FIG. 1) has a diameter slightly greater than outer diameter of the rod 3, so that it can move freely through the hole 2 in the absence of the keys 4.
Les clavettes 4, du type auto-serrante, peuvent être obtenues de façon connue, en divisant un bloc de matière cohérente, ayant une surface extérieure conique 5 et percé d'un trou cylindrique 6 figure 2), en au moins deux parties identiques et superposables par révolution autour de l'axe 7 commun à la surface extérieure conique 5 et au trou cylindrique 6. Chacune des deux parties susmentionnées forme l'une des deux clavettes 4. The keys 4, of the self-tightening type, can be obtained in known manner by dividing a block of coherent material, having a conical outer surface 5 and pierced with a cylindrical hole 6 (FIG. 2), into at least two identical parts and superposable by revolution around the axis 7 common to the conical outer surface 5 and to the cylindrical hole 6. Each of the two aforementioned parts forms one of the two keys 4.
Afin d'éviter les ruptures du Jonc 3 évoquées précédemment, lorsque celui-ci est en un matériau composite, il est particulièrement important d'éviter que des pressions localises trop importantes ne soient appliquées dans la région de contact entre les clavettes 4 et le jonc 3. A cet effet, la présente invention prévoit d'utiliser, pour la réalisation des clavettes, un matériau de dureté appropriée à celle du matériau composite formant le jonc 3. Plus précisément, il a été trouvé que les clavettes 4 doivent être réalisées en un matériau qui a une dureté plus faible que celle du matériau composite formant le jonc 3 et qui est donc susceptible de subir localement une déformation plastique si la pression locale est trop élevée. In order to avoid the ruptures of the ring 3 mentioned above, when it is made of a composite material, it is particularly important to avoid excessive localized pressures being applied in the region of contact between the keys 4 and the rod 3. For this purpose, the present invention provides to use, for the realization of the keys, a material of hardness appropriate to that of the composite material forming the rod 3. More specifically, it has been found that the keys 4 must be made of a material which has a lower hardness than the composite material forming the rod 3 and which is therefore likely to undergo local plastic deformation if the local pressure is too high.
Toutefois, le matériau utilisé pour la réalisation des clavettes 4 ne doit pas être trop mou, mais doit présenter une résistance au cisaillement au contact
Jonc-clavettes, qui est suffisante pour pouvoir résister à l'effort de traction exercé, en service, par le jonc 3.However, the material used for making the keys 4 must not be too soft, but must have shear resistance on contact
Key ring, which is sufficient to withstand the tensile force exerted, in use, by the ring 3.
Dans le cas d'un jonc "JITEC" à base de fibres de verre noyées dans une résine vinylester, le matériau utilisé pour la réalisation des clavettes 4 pourra avoir par exemple une dureté BRINELL comprise entre 3 et 45 ou une dureté SHORT comprise entre 50 et 100. Dans cet exemple, des matériaux convenant pour la réalisation des clavettes 4 sont par exemple l'aluminium, les matériaux polyamides ou polyacétal
Chacun des interstices 8 formés entre les clavettes 4
Cil y a deux interstices 8 dans le cas de deux clavettes > peut se trouver dans un plan contenant l'axe 7 comme montré dans les figures 1 et 2.Toutefois, afin de diminuer encore le risque de rupture du jonc 3 en matériau composite, dans une forme préférée de réalisation du dispositif d'ancrage, le découpage du bloc conique à partir duquel sont obtenues les clavettes 4 peut être effectué de telle façon que chacun des interstices 8 ne se trouvent pas dans un plan contenant l'axe 7. Par exemple, les interstices 8, constituant en quelque sorte la surface de séparation entre les deux clavettes 4, peuvent se trouver dans un plan incliné par rapport à l'axe 7 ou, suivant une forme préférée de réalisation de l'invention, ils peuvent se trouver sur une surface réglée hélicoïdale passant par l'axe 7 et obtenue par "oscillation" d'une génératrice de part et d'autre de l'axe 7.Sur les figures 4 6, on a représenté des interstices 8 se trouvant sur une surface hélicoïdale à pas long (le pas de la surface hélicoïdale est plus long que la longueur L des clavettes 4).In the case of a "JITEC" rod based on glass fibers embedded in a vinylester resin, the material used for making the keys 4 may for example have a BRINELL hardness of between 3 and 45 or a SHORT hardness of between 50. and 100. In this example, materials suitable for producing the keys 4 are, for example, aluminum, polyamide or polyacetal materials.
Each of the interstices 8 formed between the keys 4
There are two interstices 8 in the case of two keys> can be in a plane containing the axis 7 as shown in Figures 1 and 2.However, in order to further reduce the risk of rupture of the rod 3 of composite material, in a preferred embodiment of the anchoring device, the cutting of the conical block from which the keys 4 are obtained can be carried out in such a way that each of the interstices 8 are not in a plane containing the axis 7. By For example, the interstices 8 constituting, as it were, the separation surface between the two keys 4, may be in a plane inclined with respect to the axis 7 or, according to a preferred embodiment of the invention, they may be find on a helical adjusted surface passing through the axis 7 and obtained by "oscillation" of a generatrix on either side of the axis 7. In FIGS. 46, interstices 8 are shown on a helical surface long pitch (the pitch of the helical surface is longer than the length L of the keys 4).
Le demi-angle au sommet a de la surface conique des clavettes 4 et le demi-angle au sommet ss de la surface conique du trou 2 Cles angles a et ss sont mesurés par rapport à l'axe 7) sont choisis de façon à conduire d'une part à un diamètre des clavettes 4 aussi faible que possible dans leur partie arrière, située du coté gauche sur la figure 1 (le sens de traction du jonc 3 en service, indiqué dans la figure 1 par la flèche T, définissant l'"avant") et, d'autre part, de façon a avoir en service un coincement à la limite de la réversibilité.Par exemple, pour des clavettes 4 en aluminium et une tête d'ancrage 1 en acier, on pourra choisir un angle ss égal à 5 . Bien que les angles a et ss puissent avoir la même valeur, dans une forme préférée de réalisation de 1 invention et toujours afin de réduire encore le risque de rupture du jonc 3 en matériau composite, l'angle a des clavettes 4 a de préférence une valeur très légèrement supérieure a celle de l'angle ss. Par exemple, a et ss peuvent être liés par la double inégalité suivante ss S a < 13 + 0,5 (1)
De cette manière, lorsque les clavettes 4 sont enfoncées dans le trou 2, on obtient un serrage plus important dans la partie "arrière" des clavettes 4 que dans leur partie "avant".The half-angle at the apex of the conical surface of the keys 4 and the half-angle at the apex ss of the conical surface of the hole 2 Cles angles a and ss are measured with respect to the axis 7) are chosen so as to lead on the one hand to a diameter of the keys 4 as small as possible in their rear part, located on the left side in Figure 1 (the pulling direction of the rod 3 in use, indicated in Figure 1 by the arrow T, defining the "before") and, secondly, so as to have in use a jamming at the limit of the reversibility. For example, for aluminum keys 4 and an anchor head 1 made of steel, it will be possible to choose a angle ss equal to 5. Although the angles a and ss may have the same value, in a preferred embodiment of the invention and still in order to further reduce the risk of rupture of the rod 3 of composite material, the angle with keys 4 preferably has a value slightly higher than that of the angle ss. For example, a and ss can be linked by the following double inequality ss S a <13 + 0.5 (1)
In this way, when the keys 4 are driven into the hole 2, there is obtained a greater tightening in the "rear" part of the keys 4 than in their "front" part.
Toujours afin de réduire le risque de rupture du jonc 3 en matériau composite, le diamètre intérieur d du trou cylindrique 6 avoir auai les figures 5 et 6) est de préférence légèrement inférieur au diamètre extérieur hors tout D du jonc 3. Cette réduction de diamètre, qui permet un serrage régulier autour du Jonc 3, est de préférence comprise entre 5 % et 15 % du diamètre D. Still in order to reduce the risk of breakage of the rod 3 made of composite material, the inside diameter d of the cylindrical hole 6 in FIGS. 5 and 6) is preferably slightly smaller than the outside diameter D of the ring 3. This reduction in diameter , which allows a regular tightening around the ring 3, is preferably between 5% and 15% of the diameter D.
Autrement dit:
0,85 D S d S 0,95 D < 2)
En outre, il a été trouvé qu'afin de réduire encore le risque de rupture du Jonc 3, il est important de ne pas exercer une pression moyenne de serrage trop élevée sur le Jonc. Les clavettes 4 étant auto-serrantes, cette pression dépend de la section du Jonc.Ainsi, il a été trouvé que pour un jonc 3 de diamètre D, la longueur L des clavettes 4 est définie de préférence par les inégalités suivantes
8 D ( L É 15 D < 3) ou encore, en tenant compte des inégalités < 2)
9 d S L S 18 d (4)
Afin d'augmenter le frottement entre les clavettes 4 et le Jonc 3, la surface des clavettes qui est en contact avec le Jonc 3 peut, de façon connue, être rendue rugueuse par exemple par une opération de sablage ou encore en réalisant un filetage dans le trou cylindrique 6, comme illustré par la vue de détail de la figure 3, avant que ne soit découpé le bloc à partir duquel sont formées les clavettes 4. Les arêtes des filets 9 figure 3) peuvent être tronquées.Ceci peut être par exemple obtenu en perçant le trou 6 à un diamètre plus grand que celui qui serait nécessaire pour réaliser un filetage normalisé.In other words:
0.85 DS d S 0.95 D <2)
In addition, it has been found that in order to further reduce the risk of rupture of the ring 3, it is important not to exert a medium pressure too high clamping on the ring. The keys 4 being self-tightening, this pressure depends on the section of the ring.So, it has been found that for a ring 3 of diameter D, the length L of the keys 4 is preferably defined by the following inequalities
8 D (L 15 D <3) or again, taking into account the inequalities <2)
9 d SLS 18 d (4)
To increase the friction between the keys 4 and the ring 3, the surface of the keys which is in contact with the ring 3 may, in known manner, be roughened for example by a sandblasting operation or by making a thread in the cylindrical hole 6, as illustrated by the detail view of Figure 3, before the block is cut from which are formed the keys 4. The edges of the nets 9 Figure 3) can be truncated.Ceci can be for example obtained by drilling the hole 6 to a diameter greater than that which would be necessary to achieve a normalized thread.
A titre d'exemple, en utilisant un dispositif d'ancrage tel que celui décrit plus haut, comportant une tête d'ancrage 1 en acier, avec un trou conique 2 dont l'angle ss est égal à 5, et deux clavettes 4 en aluminium, réalisées comme montré dans les figures 4 à 6, avec une longueur L égale à 10 cm, un angle a égal à 5 15' et un trou cylindrique fileté 6 ayant un diamètre intérieur d égal à 9,5 mm, et en utilisant un Jonc "JITEC" ayant un diamètre extérieur D égal à 10 mm, les essais effectués par la demanderesse ont montré qu'il était possible d'ancrer un tel jonc sous une tension égale à 90 kN, sans provoquer la rupture du jonc. By way of example, using an anchoring device such as that described above, comprising an anchoring head 1 of steel, with a conical hole 2 whose angle ss is equal to 5, and two keys 4 in aluminum, made as shown in Figures 4 to 6, with a length L equal to 10 cm, an angle equal to 15 'and a threaded cylindrical hole 6 having an internal diameter d equal to 9.5 mm, and using a ring "JITEC" having an outside diameter D equal to 10 mm, the tests carried out by the applicant have shown that it was possible to anchor such a rod under a voltage equal to 90 kN, without causing breakage of the rod.
Dans le dispositif d'ancrage qui a été décrit cidessus, les clavettes 4 étaient réalisées à partir d'un bloc en une seule matière, dont la dureté est choisie comme indiquée plus haut. Toutefois, comme cela est représenté dans la figure 7, chacune des deux clavettes 4 peut être réalisée en deux matériaux. Plus précisément, la région 4a de chaque clavette 4 qui est en contact avec le Jonc 3 peut être réalisée dans l'un des matériaux indiqués ci-dessus présentant une dureté plus faible que celle du matériau du Jonc 3, la partie restante 4b de chaque clavette étant réalisée dans un matériau quelconque suffisamment dur, par exemple en acier.Dans ce cas, les clavettes 4 peuvent être par exemple réalisées à partir d'un bloc en un matériau dur tel que l'acier, qui a une surface extérieure conique 5 et dans lequel, pour un diamètre D donné du Jonc 3, on perce un trou cylindrique 6 ayant un diamètre intérieur un peu plus grand que dans le cas où les clavettes 4 sont en une seule matière. Ensuite, une couche mince 4a, en un matériau relativement moins dur ayant une dureté appropriée à celle du jonc 3, est appliquée sur la paroi du trou cylindrique 6. La liaison entre les matériaux des parties 4a et 4b des clavettes peut être assurée à la fois par adhérence, par exemple par collage ou soudage, et par frottement, par exemple en ayant réalisé au préalable un filetage 11 dans le trou cylindrique comme montré à plus grande échelle dans la figure 8. In the anchoring device which has been described above, the keys 4 were made from a block made of a single material, the hardness of which is chosen as indicated above. However, as shown in Figure 7, each of the two keys 4 can be made of two materials. More specifically, the region 4a of each key 4 which is in contact with the ring 3 can be made of one of the materials indicated above having a lower hardness than that of the material of the ring 3, the remaining part 4b of each the keyway being made of any material which is sufficiently hard, for example steel. In this case, the keys 4 may for example be made from a block made of a hard material such as steel, which has a conical outer surface 5 and in which, for a given diameter D of the ring 3, a cylindrical hole 6 is drilled with a slightly larger inside diameter than in the case where the keys 4 are in a single material. Then, a thin layer 4a, of a relatively less hard material having a hardness appropriate to that of the rod 3, is applied to the wall of the cylindrical hole 6. The connection between the materials of the parts 4a and 4b of the keys can be ensured at the by adhesion, for example by gluing or welding, and by friction, for example having first made a thread 11 in the cylindrical hole as shown on a larger scale in FIG.
Après fixation de la couche 4a, le trou cylindrique 6 peut être réalisé de telle façon que l'on obtienne le diamètre intérieur d désiré, défini par la relation C2) indiquée plus haut.After fixing the layer 4a, the cylindrical hole 6 can be made in such a way as to obtain the desired internal diameter d, defined by the relation C2) indicated above.
Comme précédemment, afin d'améliorer le caractère auto-serrant des clavettes 4 sur le jonc 3, la surface cylindrique intérieure de la couche 4a peut être rendue rugueuse, par exemple par un sablage ou par un filetage 12. Dans le cas d'un filetage, les arêtes des filets sont de préférence tronquées comme montré dans la figure 8. As previously, to improve the self-tightening nature of the keys 4 on the rod 3, the inner cylindrical surface of the layer 4a can be roughened, for example by sandblasting or threading 12. In the case of a threading, the edges of the threads are preferably truncated as shown in FIG.
Ensuite, pour obtenir les clavettes 4, il suffit de diviser longitudinalement le bloc en deux parties (ou plus de deux parties), en formant des interstices 8 tels que ceux montrés dans les figures 1 et 2 ou dans les figures 4 à 6. Then, to obtain the keys 4, it is sufficient to divide the block longitudinally in two parts (or more than two parts), forming interstices 8 such as those shown in Figures 1 and 2 or in Figures 4 to 6.
Dans la description qui précède, le tirant 3 était constitué par un jonc cylindrique. Toutefois, la présente invention s'applique également à un tirant 3 réalisé sous la forme d'un ruban, comme montré dans les figures 9 et 10. Dans ces deux figures, les éléments du dispositif d'ancrage qui jouent le même rôle que ceux décrits plus haut ont été désignés par les mêmes chiffres ou les mêmes lettres de référence, et ils ne seront donc pas décrits à nouveau en détail.On notera simplement que les parois mutuellement opposées du trou 2 de la tête d'ancrage 1, qui coopèrent avec les clavettes 4 pour serrer le tirant 3 en forme de ruban à section transversale rectangulaire, sont planes et forment un dièdre dont l'angle est égal à 2ss. Chacune des deux clavettes 4 présente la forme d'un coin ayant deux faces planes formant un dièdre dont l'angle est égal à a. a et ss peuvent être liés par la relation C1) indiquée plus haut. Comme précédemment, la face des clavettes 4 qui est en contact avec le ruban 3 peut être rendue rugueuse.En outre, comme précédemment, la longueur L des clavettes 4 peut être définie par une relation semblable à la relation < 3), dans laquelle D est remplacé par l'épaisseur E du ruban 3 8 E S L ( 15 E (5)
La description qui précède concerne l'ancrage sous tension d'un tirant 3 constitué par un jonc ou par un ruban en matériau composite. il est bien évident qu'on ne sort pas du cadre de l'invention en réalisant un ancrage plus puissant, réunissant dans un même ensemble plusieurs ancrages unitaires du type précédent, permettant de bloquer un tirant composé de plusieurs joncs ou plusieurs rubans.In the above description, the tie rod 3 was constituted by a cylindrical rod. However, the present invention also applies to a tie rod 3 made in the form of a ribbon, as shown in FIGS. 9 and 10. In these two figures, the elements of the anchoring device which play the same role as those described above have been designated by the same numbers or the same letters of reference, and therefore will not be described again in detail.It will simply be noted that the mutually opposite walls of the hole 2 of the anchor head 1, which cooperate with the keys 4 to tighten the tie rod 3 in the form of ribbon rectangular cross section, are flat and form a dihedral whose angle is equal to 2ss. Each of the two keys 4 has the shape of a wedge having two flat faces forming a dihedron whose angle is equal to a. a and ss can be linked by the relation C1) indicated above. As previously, the face of the keys 4 which is in contact with the ribbon 3 can be roughened.Further, as previously, the length L of the keys 4 can be defined by a relation similar to the relation <3), in which D is replaced by the thickness E of the ribbon 3 8 ESL (15 E (5)
The above description relates to the anchoring under tension of a tie rod 3 constituted by a rod or a ribbon of composite material. it is quite obvious that it is not beyond the scope of the invention by performing a more powerful anchoring, bringing together in the same set several unitary anchors of the above type, for blocking a tie composed of several rods or several ribbons.
Il est du reste bien entendu que les formes de réalisation qui ont été décrites ci-dessus ont été données à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi notamment que, pour des ancrages de forte puissance nécessitant des clavettes de grande longueur, la surface extérieure 5, conique ou plane, des clavettes 4 peut avoir un profil longitudinal en dents de scie afin de réduire l'encombrement en largeur du dispositif d'ancrage. It is, of course, understood that the embodiments which have been described above have been given by way of purely illustrative and in no way limiting example, and that many modifications can be made by those skilled in the art without as far out of the scope of the invention. Thus, in particular, for high-strength anchorages requiring long keys, the outer surface 5, conical or plane, keys 4 may have a longitudinal sawtooth profile in order to reduce the overall width of the anchoring device.
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