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Dispositif de vérin et ses applications.
La présente invention a pour objetun dispositif de vérin, qui, sous un volume relativement réduit, permet d'exercer des efforts extrmements élevés, comme ceux dont on a besoin en particulier dans les grands ouvrages de génie civil, tout en étant d'une construction très simple et très peu coûteuse.
Ce vérin se compose essentiellement d'une sorte de sac en métal malléable pouvant être constitué par deux plaques, formant lesfaces d'appui du vérin et réunies sur leur bord par des joints soudés., ou autres joints étanches, de préférence par l'intermédiaire d'un bourrelet cylindrique ou torique qui permet aux plaques de se déplacer sans se déformer quand on modifie la @
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pression du fluide amené dans le sac. Un ajutage fixé sur le bourrelett ou en tout autre point approprié, sert à l'injection du liquide. On indiquera ci-dessous divers modes d'application de ces vërins.
Un mode d'application particulièrement avantageux notamment quand le vérin doit être laissé à poste fixe dans un ouvrage pour y créer des efforts permanents, consiste à le gonfler, par une matière injectée à l'état liquide, se solidifiant ensuite sans changement notable de volume et restantsolide dans les conditions normales d'emploi, comme par exemple un ciment, une matière fu- sible ou une résine synthétique appropriée.
Diverses applications du vérin, qui font partie (le l'invention, seront exposées ci-dessous*
La description qui va suivre et les dessins annexés se rapportent à des modes d'exécution de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs étant entendu que les caractéristiques qui ressortent tant des dessins que du texte font partie de l'invention.
La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un vérin conforme à l'invention, avant mise en pression.
La fleure 2 est à petite échelle une vue en plan de ce vérin.
La figure 3 le montre en coupe après mise en pression.
La figure 4 est une vue partielle schématique en coupe et à plus grande échelle du bourrelet périphérique d'un vérin.
La figure 5 illustre un mode d'application des vérins conformes à l'invention.
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La figure 6 est une vue de détail à plus grande échelle de la fig. 5 avec coupe parallèle au plan de la fig. 5.
La figure 7 est une coupe selon la ligne VIIVII de la f ig. 6. la figure 8 est une 1/2 coupe à plus grande échelle d'un bloc amovible formé par des vérins et du béton les enrobant.
La figure 9 est une vue en élévation et en coupe partielles d'un vérin à deux tubulures.
La figure 10 est une section horizontale d'un autre mode de réalisation d'un vérin à deux tubulures.
La figure 11 représente la disposition de deux vérins superposés.
La figure 12 représente un joint étanche réalisé à l'aide des vérins entre deux parties d'un ouvrage.
La. figure 13 représente, en coupe, un dispositif de mise en tension d'armatures rectilignes,
La figure 14 montre, en plan, un vérin entrant dans la constitution du dispositif.
La figure 15 est une coupe par XV-XV de la figure 14.
La figure±6 représente, en plan., une variante du vérin permettant de tendre simultanément plusieurs groupes d'armatures.
La figure 17 estune coupe par XVII-XVII de la figure 16.
La figure 18 est une demi-coupe axiale d'un dispositif de mise en tension d'armatures circulaires.
La figure 19 représente l'extrémité d'un segment d'anneau servant à constituer l'un des vérins entrant dans ledispositif de la figure 18.
Les figures 20 et 21 sont respectivement des coupes par XX-XX et XXI-XXI de la figure 19.
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La figure 22 représente en coupe verticale une variante de réalisation constituant une sorte de pieu gonflable.
La figure 23 estune coupe de la figure 22 se lon la ligne XXIII-XXIII, sur cette figure XXII-ZXII désigne la trace du plan de la figure 22.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, le vérin se compose de deux plaques paral- lèles 1, 2 (par exemple en tôle d'acier très malléable ou en tout autre métal ayant cette qualité) raccordées sur leur bord par des surfaces toriques ou cylindriques
3, l'étanchéité étant réalisée de façon absolue en réu- nissant les plaques et les surfaces toriques ou cylin- driques par soudure autogène ou tout autre moyen équi- valent.
Un tube 4 soudé sur le bourrelet périphérique ou en tout autre point approprié -,permetel'injection d'un liquide sous pression qui écarte l'une de l'autre les tôles 1, 2 en modifiant par déformation plastique la forme des bords toriques ou cylindriques dont le rayon augmente .
La présence de ce bourreletqui se déforme sous l'effet de la préssion transmise, permet aux plaques 1 et 2 de se déplacer sans se déformer et la figure 3 mon- tre approxirnativement la forme du vérin gonflé. Avant d'atteindre ce tte forme, le vérin prend une série de formes intermédiaires entre les formes représentées sur les fig. 1 et 3. La course du vérin est égale à la variation h1-h de la distance séparant les deux plaques de tôle.
Comme le montre la figure 4 la section du bourrelet terminal du vérin comprend un arc de cercle amb
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et deux éléments a e et b f tangents à cet arc en a et b et accordés aux plaques 1 et 2 par des arcs de courbe. Les massifs à comprimer o et présentent des surfaces qui épousent la forme desplaques 1, 2 de sorte que la sur- face d'appui du vérin sur les massifs est délimitée sur chaque face du vérin par la courbe qui est le lieu géométrique des points . et b sur chacune de ces faces (si les massifs ne sont pas conformés pour épouser la forme de ces surfaces dtappui, on pourra enrober le,s yérins de béton avant leur mise en place en limitant le béton d'enrobage par des surfaces épousant celles du massif, notamment des surfaces planes, comme il sera expliqué plus loin).
Lors de l'écartement des plaques 1 et 2 l'arc a m b augmente de rayon et de développement, au détriment des éléments a e, b fqui sont d'abord appliqués contre le massif et qui se décollent de celui-ci pour prendre une forme circulaire sur les longueurs a g et b l, l'arc a m b devient ainsi l'arc g' m' l' les massifs s'écartant dans un mouvement de translation pour venir en.±.' et p'.
En faisant varier la forme et l'inclinaison des éléments a e, b f, on peut modifier le déplacement m m' soit pour déplacer m' à l'extérieur de m, soit pour le ramener à l'intérieur, soit pour annuler ce déplacement m' coïncidant alors avec m, ou lui donner une loi, fonction déterminée du déplacement . Par exempleen faisant a e etb f recti- ligneset en les inclinant d'environ 45 par rapport aux plaques,le point!!! n'éprouve pas de déplacement sensible.
L'expérience montre qu'avec des tôles d'acier doux ayant une épaisseur de 2 mm on peut pousser la pression dans de tels vérins à plusieurs centaines de kilos par om2. Comme on peut exécuter les vérins avec
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des tôles d'aussi grandes dimensions que l'on veut, c'est-à-dire avec une surface d'appui aussi étendue qu'on le désire, l'invention apporte un moyen de créer, à peu de irais et sans aucun dispositif mécanique compliqué, des efforts énormes, pouvant atteindre des millions de tonnes.
Un vérin conforme a 1'invention présente aussi l'avantage que ses faces d'appui peuvent ne pas demeurer parallèles; elles peuvent même ne pas être planes; on complende, en effet, qu'il serait possible de remplacer les plaques 1 et 2 de l'exemple d'exécution précédemment décrit, par des tôles présentant en section toute forme désirée. Il est donc possible d'engendrer des efforts complexes n'admettant pas une résultante unique.
Pour obtenir une course aussi grande qu'on le désirera, il sera possible de superposer plusieurs vérins agissant simultanément, en les séparant par un élément de forme appropriée pour réaliser leur appui réciproque sur les plaques 1, 2 etles éléments a e b f des bourre- lets précédemment définis.
La figure 5 montre l'application des vérins à un barrage 6 à voûtes multiples,, représenté schématiquement en coupe transversale.
On veut, par exemple, pour exhausser le barrage , établir en 7 un appui supplémentaire du contrefort 8 devenu insuffisamment stable. Si on attend que les dé- formations élastiques du oarrage et du contrefort 8, au moment de l'exhaussement, réalisent l'appui effectif dans le plan A-A, il pourra se produire, de ce fait, des dé- placements du massif qui entraîneront sa dislocation en détruisant l'étanchéité du barrage. La résistance sup- plémkentaire créée en 7 interviendra seulement après les désordres qu'elle avait pour but d'éviter.
Les choses se
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passeront de manière toute différente si l'on crée artificiellement avant la mise en eau, ou progressievement ar cours de cette mise en eau, un effort actif sur le 'contrefort 8, égal à la réaction que l'on aura jugé utile de demander à la fondation 7. La déformation du massif pourra alors être réduite à une valeur compatible avec les possibilités de déformation plastique des terrains.
Pour réaliser l'effort voulu dans le plan A-A il convient de disposer de vérins de très grande puissance sous un encombrement aussi réduit que possible ; vé- rins conformes à l'invention conviennent particulièrement bien et sont très peu coûteux.
Plusieurs vérins pourront être placés côte à côte et agiront simultanément pour réaliser les efforts voulus.
Dans le cas de vérins maintenus en pression à poste fixe de manière à transmettre des efforts permanents aux massifs de maçonnerie, il convient de prévoir des dispositions permettant de retirer et de remplacer les vérins qui présenteraient des défauts d'étanchéité.
On peut, à ceteffet, intercaler entre lesvérins et leur appui, des cales en forme de coin. Une disposi- tion de ce genre est représentée sur les fig. 6 à 8.
De p'art et d'autre du plan. A-A où doit se faire l'appui du contrefort 8 et de la fondation supplémentaire
7, on coule des massifs 7a, 8a en béton riche et fortement armé pour qu'il puisse supporter lesefforts à transmettre qui sont particulièrement importante au voisinage du plan.
A-A où seront installés les vérins. Ces massifs sont attenants respectivement à la''@fondation 7 et au contre- fort 8. Ils appuient l'un sur l'autre, par une série de joints secs 7b qui forment dans le plad A-A une s'orte de crénelage (fig. 7). Les cavités 7c entre ces créneaux \servent à loger les vérins (se la gauche de la fig. 7,
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on voit doux de ces cavités non encore pourvues de vérins).
Les vérins sont mis en oeuvre, d'une façon parti- culièrement commode, sous la forme d'un bloc enrobé par du béton, comportant par exemple, comme on le voit sur la figure 8, deux vérins 9 superposés, noyés dans du béton
9a. Avant le coulage de ce béton 9a, on aura muni la p3rtie périphérique des vérins de pattes soudées 9b pour assurer leur ancrage dans le béton, ce dernier est fortement armé au-dessus, au-dessous des vérins et entre eux par exemple par des quadrillages 10.
Dans une même cavité 7c, on dispose, comme on le voit sur la fig. 6, un bloc vérins et béton ainsi réalisé etun coin 10a qui peut être formé, par exemple, par une pièce en béton armé recouverte de deux plaques de tôle
10b.
Les intervalles 10c entre massifs 7a et bloc de vérins, bloc et coin, coin et massif 8a sont garnis par du béton maté .
Quand on met les vérins en pression, ils se gonflent ettransmettent leur effortau contrefort 7 et à la fondation 8 à travers le béton qui les enrobe et les divers organes intermédiaires, notamment les coins 10a.
Les joints secs 7b s'ouvrent d'une quantité égale à la course devérins.
Si un défaut d'étanchéité se manifeste dans un bloc de vérins, on chassera le coin 10a correspondant ou on le détruira en pulvérisant le béton qui le constitue; on prura alors enlever le bloc de vérins que l'on rem- placera par un nouveau bloc.
Il est particulièrement recommandé d'avoir recours au procédé suivant pour assurer le maintien de la pression indépendamment de l'étanchéité des vérins. On gonfle les
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vérins avec une matière d'abord parfaitement fluide pour transmettre intégralement les pressions et assurer le fonctionnement oorrect des vérins, mais capable de se solidifier ensuite et de résister à toutes causes de destruction, même en cas de disparition des sacs des vérins par corrosion.
Comme matière de ce genre, on peut citer des ciments ou des matières solides à la température ordinaire mais ayant un point de fusion assez bas. Il faut alors prévoir un système de préchauffage des vérins, électrique ou à la vapeur, intérieur ou extérieur.
Conviennent plus particulièrement les résines synthétiques qui, par une variation de température assez faible ou par le simple effet du temps à température constante, passent de l'état liquide à l'état solide en présentant dans cet état de fortes résistances. L'ap- plication d'une résine synthétique formol-phénol dur- cissant à basse température ou même à froid, telle que la résine vendue dans le commerce sous le nom de "brauthite" s'est révélée particulièrement avantageuse; elle sera injectée dans les vérins à l'état liquide à la pression voulue et on la laissera ensuite faire sa prise automa- tiquement ou bien on aidera cette prise par un chauffage des vérins, selon le réglage des constituants du liquide initial.
Il peut être nécessaire de faire varier au cours du temps les efforts créés par les vérins dans l'ouvrage auquel ils sont incorporés ou encore de modifier la course des vérins pour maintenir constant l'effort qu'ils engendrent, malgré les modifications lentes des conditions élastiques de leurs points d'appui. Ce sera notamment le cas quand; l'ouvrage étant constitué en béton armé, ou non, on voudra obtenir des efforts de compression cons- \tante dans le béton malgré son retrait et sa déformation
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lente sous charge.
Si les vérins sont remplis par un corps restant liquide, il suffira d:. relier ces vérins par des tuyau- teries a des pompes ou des accumulateurs hydrauliques par lesquels ou pourra commander leur pression.
Dans le cas où les vérins auront été remplis d'un corps d'abord liquide puis solidifié, mais fusible à une température pratiquement réalisable, on pourra pro- céder à une fusion etinjecter dans les vérins une nou- velle quantité de matière rondue ou soustraire au con- traire à ces vérins une partie de la matière qu'ils renferment.
Cette solution présente un danger si les vérins ont perdu leur étanchéité, car la situation élastique créée par eux pourra alors être détruite dans son ensemble, dès que la matière de remplissage des verins reviendra à l'état liquide. Ce danger peut être évité par l'usage combiné d'une matière solidifiable et d'une matière restant liquide ou très facilement liquéfiable.
On injecte dans la part ie haute du vérin, immé- diatement après l'injection de la matière solidifiable. telle que de la résine synthétique, une petite quantité de liquide non misciule à cette résine, par exemple de l'huile minérale ordinaire. Ce liquide vient occuper les parties du vérin voisines de l'ajutage et permet d'in- jecter de nouvelles quantités de résine/pour rétablir périodiquement la pression dans les vérins.
Il y aura avantage à se servir à cet effet, d'un vérin à deux tubulures reliées l'une et l'autre à la zone où se localise l'huile, de manière à permettre l'é- vacuation de celle-ci à hasse pression avant l'injection 1 de la quantité supplémentaire de résine.
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la figure 9 montre un vérin de ce genre supposé vertical. Ce vérin est d'abord rempli de résine 11, injectée liquide à la pression voulue et, après cette injection, on introduit par les deux tubulures 4a et 4b raccordées à la partie supérieure du vérin etmunies de robinets 4c une quantité d'huile minérale suffisante pour que cette,huile, refoulant la résine, non encore solidifiée, vienne remplir un petit volume 12 en commu- nication avec les deux tubulures.
Quand, après solidification de la résine, on veut augmenter la course du vérin, on injecte de la résine à l'étatliquide par une des tubulures 4a, en se servant de l'autre tubulure 4b comme tubulure de vidange de l'huile contenue en 12 qui est chassée par la résine injectée.
Q,uand tout le volume 12 est rempli de résine, on ferme la ,tubulure 4b et, par la tubulure 4a, on continue l'injection de résine liquide sous la pression voulue pour que cette résine décollant les parois du vérin de la matière 11 déjà durcie, vienne former entre ces parois etcette mat ière un film de l'épaisseur voulue, qui durcira par la suite. Mais avant ce durcissement on effectuera une nouvelleinjection d'huile sous pression par les tubulures 4a, 4b afin de reformer le volume supérieur d'huile 12 qui permettra des injections ulté- rieures de résine quand le besoin s'en fera sentir.
Il y a avantage à réaliser le décollement de la matière déjà durcie d'avec les parois du vérin non di- rectement par la résine liquide mais au moyen d'une injection d'huile sous une pression suffisante, effectuée avant l'introduction de la résine liquide. (Ce décolle- ment est relativement facile dans le cas de la braithite ,car elle n'adhère pas à la tôle).
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Après ce décollement par l'huile sous pression qui permettra en même temps une vérification de l'étan- chéité, on laissera tomber la pression et on chassera l'huile par la résine liquide, comme il a été dit.
Dans le cas où les vérins seront utilisés hori- zontalement, on pourra prévoir, en leur centre, une sorte voir de cloche 13 (fig. 10) qui sera raccordée aux deux tubulures 4a, 4b et servira à recevoir le petit volume d'huile 12.
Une des tubulures peut être remplacée par un tube fin passant à l'inférieur de l'autre.
Une des tubulures peut être plongeante pour établir un niveau inférieur de l'huile, qui est une garantie de non remplissage total par la résine.
Une disposition particulière nient intéressante consiste à superposer deu vérins 14,15 (fig. Il) entre les appuis 16 à comprimer, l'un de ces vérins 14 par exemple sera gonflé.! l'huile etl'autre, 15, par une matière solidifiable telle que de la résine. La pression du vérin 14 étant réduite à zéro, le vérin 15 sera d'abord mis seul en pression et après injection de la résine on enverra un peu d'huile dans l'ajutage de ce vérin 15, comme indiqué ci-dessus; puis on mettra le vérin 14 en communication avec un accumulateur hydrau- lique à pression constante. Au fur et à mesure du tas- sement des massifs 16, la course du vérin 14 croîtra en maintenant l'effort constant.
Quand la course du vérin 14 atteindra une valeur telle qu'une fuite qui ferait disparaître la pression dans ce vérin commencerait à devenir dangereuse, on enverra de la résine liquide dans le vérin 15 sous une pression un peu plus forte que celle retenant dans le vérin 14 en utilisant éventuellement une double canalisation, eormne il a été dit ci-dessus. Cette
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résine viendra former un film à la surface de la résine déjà durcie, puisdurcira. On terminera l'injection de la résine dans le vérin 15 par une injection d'huile . La course du vérin 14 aura. été ainsi ramenée à zéro. Lors d'un tassement ultérieur des massifs elle augmentera, on injectera alors une nouvelle quantité de résine dans le vérin 15 et ainsi de suite.
Les deux vérins pourront être disposés au sein d'un bloc de béton coulé sur eux, comme déjà décrit en regard de la fig. 8. Ce dispositif peut aussi,bien entendu, être utilisé pour un ou plusieurs vérins;
Les vérins conformes à l'invention se prêtent d'ailleurs à une foule d'application. Comme on l'a dit ci-dessus, ils permettent de maintenir ,des contraintes de compression permanentes dans des constructions ou parties de constructions en béton armé de manière à s'opposer à la naissance dans ce matériau d'efforts de traction nuisibles et c'est là une application très importante de ces vérins. A cet égard ils peuvent être utilisés indépendamment de la mise en tension préalable des armatures du béton ou concuremment avec cette mise en tension pour la réalisation de laquelle ils peuvent être utilisés.
Ils permettent aussi de créer des efforts hori- zontaux entre les joints d'ouvrages, par exemple entre les joints de grands barrages pour neutraliser les ef- forts résultant des glissements du terrain sur les flancs de la vallée.
On pourra profiter de la mise en place des vérins dans ces joints pour assurer l'étanchéité de ceux-ci. la figure 12 montre une disposition convenant à cet effet. On voit sur cette figure, en coupe horizontale, deux massifs 17 d'un barrage, séparés par le joint
18. Dans ce joint est placée une série de vérins 9 con-
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formes à l'invention. Ces vérins transmettent,leur pression aux massifs 17 par l'intermédiaire de cales 19 etde. matelas 20 en matière plastique telle que caoutchouc, bitume etamiante, etc ... une tôle 21 cintrée etserrée entre les cales 19 etles massifs 17 assure l'étanchéité.
Sur la figure 13, le vérin est appliqué à la mise en tension d'un groupe d'armatures rectilignes 101 d'un massif de béton ou de maçonnerie 102, par exemple une pile. Des armatures sont ancrées à l'une de leurs extré- mité 103 dans le massif, et sur le reste de leur longueur elles sont libres dans une chambre cylindrique 104 mé- nagée au cours de la construction du massif.
Le vérin utilisé se compose, comme on le voit sur les figures 14 et
15, de deux anneaux plats 105 et 106 en métal malléable, dont les bords sont réunis deux à deux par des bourrelets toriques 107 et 108. Le vérin annulaire ainsi formé présente, en son centre, une ouverturel09 par laquelle on peut faire passer les armatures à tendre, et il est muni sur l'un des bourrelets d'un ajutage 110 servant à l'in- troduction de la matière liquide sous pression.
Sur la figure 13, on voit trois de ces vérins v1, v2. v3 superposés avec intercalation de cales 111 qui peuvent être en déton ou en tout autre matériau con- venable . Après mise en place de ces vérins, on coule au-dessus du vérin supérieur la masse de béton 112 dans laquelle viennent s'ancrer les extrémités supérieures
113 des armatures à tendre. Quand le béton de la masse 112 a fait prise et durci, on gonfle simultanément tous les vérins qui écartent la masse 112 du massif 102 en tendant les armatures. Le nombre de vérins à employer varie évidemment selon la course de cesvérins etselon
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la valeur de l'allongement élastique que l'on doit faire subir aux armatures.
La tension des armatures peut être maintenue par la solidification de la matière injectée dans les vérins et, s'il y a lieu, dès que les vérins ont agi, on peut couler du béton entre le massif 102 etla tête d'ancrage 122. On peut ménager dans cette tête des canaux tels que 114 qui serviront à remplir de béton la chambre 104 des armatures et l'ouverture centrale des vérins*
Si l'on désire ultérieurement supprimer la tension des armatures, il suffira de démolir une ou plusieurs des cales intermédiaires 111, réalisées assez épaisses pour permettre leur accès entre lesvérins.
Les vérins peuvent être conçus de manière à per- mettre la mise en tension simultanée de plusieurs groupes d'armatures. On voit, ainsi, sur les figures 16 et 17 un vérin comportant quatre trous 109a, 109b, 109c, 109d qu'autre à travers lesquels on peut faire passer/groupes d'arma- tures à tendre 104a, 104b , 104c, 104d .
Les tensions données aux armatures pourront être égales ou inégales selon la disposition des câbles que l'on déterminera en fonction de la répartition désirée des tensions, en tenantcompte du fait que le centre de gravité des réactions exercées par les câbles sur un vérin coïncide avec lecentre de gravité de la surface d'action du vérin.
Le vérin se prête à la solution du difficile problème technique que constitue la mise en tension d'ar- matures de massifs à section circulaire. Il est possible en effet de disposer un chapelet de tels vérins entre le massif à comprimer etles armatures circula ires à tendre.
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Il est cependant plus avantageux de réaliser le vérin sous la forme d'un tube aplati, facilement logeable entre le massif et l'armature. Ainsi, sur la figure 18, on a représenté en demi-coupe un massif en béton 115 en forme d'anneau de révolution ayant son axe en A-A. Chacune des armatures circulaires à tendre de ce massif est formée par un certain nombre de spires 116 d'un câble métallique, enroulées les unes sur les autres, de préférence à l'intérieur d'un anneau profilé 117 à section en U qui peut faire également partie de l'armature. Entre cet anneau 117 et le massif est intercalé le vérin annulaire qui peut être réalisé, par exemple, en réunissant sur leurs bords, par des bourrelets toriques 118, 119, deux anneaux cylindriques concentriques co-axiaux 120,121.
Des cales intercalaires 122, 123, en béton armé ou en toute autre matière, sont prévuesde part etd'autre du vérin.
Dans le cas où les armatures à tendre doivent être noyéesà l' intérieu du massif à comprimer etmises en tension après coulée de tout le massif, on disposera l'ensemble du vérin et des armatures dans une gaine 124 ménageantl'espace nécessaire pour l'augmentation de diamètre de l'armature lors du gonflement du vérin. Ce dwernier porte un ajutage de gonflement 125 accessible de l'extérieur ou de l'intérieur du massif.
Le vérin peut constituer un anneau complet ou bien il peut être formé de plusieurs vérins élémentaires ayant chacun la forme d'un segment d'anneau et que l'on place uout a bout. Cette dernière disposition est intéressante au point de vue de la sécurité contre les fuites de la matière liquide, au moment du gonflage. Si, en effet, l'un des vérins élémentaires vient à fuir, les autres continuent à travailler et la seule conséquence de la fuite est une augmentation de la course des éléments voisins de l'élément défaillant.
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Le tube aplati formant chacun des segnents, et dont on voit la section transversale sur la figure 20, pourra être fermé à ses extrémités en le coiffant par une sorte de capuchon plat 126 présentant un bourrelet 127 en forme de fer à cheval qui vient réunir les deux bour- relets 128, 129 du tube plat. Le dapuchon et le tube sont réunis de façon étanche par exemple au moyen d'une soudure 126a.
Le tube peut être réalisé en une seule pièce sans soudure par étirage d'un métal malléable tel que du cuivre, de l'acier'..ou autre, ou bien il peut encore être en deux parties soudées sur ses bords en 130, 131, comme dans le cas des figures 19 à 21. Il en est-de même des capuchons 126 qui peuvent être réalisés en une seule pièce par emboutissage ou être formés de deux parties soudées sur leurs bords.
L'emploi de tubes sans soudure, essayés avant mise en place, diminue les risques de défaillance d'un élément au moment du gonflage.
On peut utiliser .'-naturellement, plusieurs vérins annulaires superposés ou plusieurs segments d'anneaux superposés, ce qui permet d'augmenter la course du vérin ainsique la sécurité.
Cette disposition se prête également à la mise en tension d'armatures hélicoïdales ou même d'armatures ayant la forme de courbes quelconques planes ou gauches, la tension obtenue en chaque point étant inversement pro- portionnelle au rayon de courbure en ce point.
Le vérin permetd'obtenir la tension d'armatures circulaires, non seulement à l'extérieur d'un massif, mais également à l'intérieur, ce qui est un avantage très @
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important. Ce dernier cas est celui qui 4 été considéré sur la figure 18. Dans le cas où le massif estcreux et où. les anneaux circulaires à tendre sont près de la surface inférieure du rassit, il convient de les relier avec le .reste de celui-ci par des armatures appropriées, par exemple des armatures 132 enroulées en hélice autour des armatures circulaires.
Pour limiter les risques de fuite, on pourra charger les salières liquides de gonflage d'éléments tels que de la farine de bois, du kieselguhr ou autres capables de colmater une fissure.
Le Demandeur a également constaté que le re- gonflage du vérin au cours de l'usage peut être obtenu en faisant un trou à travers 1 ajutage dans la matière durcie et en injectant à travers ce trou une nouvelle quantité de matière liquide sous une forte pression pouvantatteindre plusieurs centaines de kilos par cm2.
Cette matière, sous forte pression, se fraye un chemin dans la matière durcie en, la faisant éclater et le vérin est ainsiregonflé.
Dans le cas où il est impossible de repercer l'ajutage qui a servi au gonflage initial, il suffit de percer un trou en un point accessible du vérin et d'y enfoncer une broche conique percée, suivant son axe, d'un canal par lequel on injecte la matière liquide sous forte pression.
En cas de fuite d'un vérin en un point accessible, on peut d'ailleurs réparer sur place par soudure électrique ou au chalumeau en prenant la précaution de percer un trou à côté du point à réparer pour l'échappement des gaz ou de vapeurs dégagés par la matière/remplissage, ce trou étant ensuite fermé par une broche conique enfoncée au marteau.
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Une fuite peut également être étanchée par matage ou par serrage d'une pièce rapportée avec inter- position d'un joint plastique.
Les vérins conformes à l'invention peuvent être employés pour comprimer non seulement des massifs solides, mais aussi des masses liquides, pâteuses ou pulvérulentes, telles que des bétons, terrains en place ou remblais. En disposant les vérins à l'intérieur de ces masses, on obtient leur mise en compression directe, sans inter- position d'organes de transmission de la pression. La. dé- formation extérieure desdites masses pourra être limitée ou empêchée, soit par. des massifs solides, soit par des enveloppes, soit par une combinaison de ces deux moyens, la compression desdits massifs solides ou la mise en tension des enveloppes des matériaux comprimés étant dans ce cas obtenue par surcroît.
En particulier les vérins peuvent être appliqués aveo une très grande facilité pour modifier l'état d'équilibre de terrains, remblais, sables, vases ou argiles. On peut alors leur donner la forme de plaques allongées qu'on descendra dans le sol par battage, soit entre deux palplanches de forme appropriée, soit en leur donnant une résistance appropriée au battage, ou par injection d'eau, ou par tout autre procédé.
Ce procédé permettra de combattre dans certains cas l'affaissement des terrains sous le poids de remblais ou de bâtiments, de compenser lestassements dans certaines constructions telles que les barrages .en terre, etc ..: de comprimer les sols sous des ouvrages d'art, d'assurer l'étanchéité d'un terrain, de rétablir l'é- quilibre ou le niveau d'ouvrages ou de terrains.
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Dans ces applications, il serait trop coûteux de remplir less vérins avec une résine synthétique; on pourra les remplir soit avec du béton, notamment du ciment fondu injecté à la pompe, soit avec du sable,, facile à introduire par entraînement d'eau sous pression, avec au besoin, utilisation d'un sas à air comprimé, selon les procédés connus.
Les mêmes vérins pourront être appliqués avan- tageusement à la place des explosifs, dans le terrassement ou dans le débitage de grandes masses rocheuses; on les introduira par exemple dans des forages ou dans des sa ignées pratiquées dans la roche à débiter et on les calera avec du sable fin tassé hydrauliquement ou avec du ciment; ils permettront de développer des pressions pouvant atteindre et dépasser 1000 atmosphères, capables de provoquer la rupture et le déplacement de blocs rocheux de dimensions considérables, sans chocs capables d'altérer les masses à débiter ou de gêner le voisinage.
Dans ces diverses applications, on pourra être amené à faire agir les vérins à l'intérieur d'un forage de dimensions restreintes, et il y aura intérêt à ce que les vérins, une fois gonflés, développent le plus grand volume possible.
Un vérin satisfaisant à cette condition est representé sur les figures 22 et 23. Sa paroi présente, avant gonflage , un grand nombre de plis ou de circonvo- lutions 133 qui sont inscrits dans un cylindre 134 de diamètre compatible avec l'application envisagée, par exemple l'introduction du vérin dans un forage cylindri que.
On conçoit qu'au cours du gonflage progressif d'un tel vérin, les circonvolutions s'effacent et la section se transforme en un cercle de diamètre considérablement augmenté. Vers les extrémités du vérin, les circonvolutions
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vont en mourant progressivement jusqu'à une paroi parfaitement cylindrique 134a comme le montre la ligne inclinée B 0 sur la figure 22. Chacune des extrémités cylindriques 134a peut être fermée en la coiffant par un couvercle 135 soudé en 136. L'un de ces couvercles peut être muni d'un ajutage 137 pour l'introduction de la matière de gonflage du vérin.
Sur la figure 22, les lignes pointillées 38 représentent schématiquement la forme de la paroi déformable, après gonflage.
Sur la figure 23, on a également représenté en 139 un remplissage de béton armé ou autre matériau dans les plis de la paroiqui communiquent avec l'extérieur.
Ce remplissage, qui peut être remplacé par des arres métalliques pari:exemple , a pour rôle de raidir l'appareil avant son gonflage, de sorte qu'il peut être foncé ou battu comme un pieu. Il,constitue ainsi un véritable pieu gonflable.
Le gonflage peut être réalisé à 1,!eau et, après gonflage, le vérin peut être rempli de gravier ou de béton introduit, par exemple, sous pression à l'aide d'un sas in t ermé d iaire .
Les circonvolutions de la paroi pourront être forméesen ployant des tôles à la machine eten les assemblant ensuite par des soudures, par exemple sur les sommets extérieurs des circonvolutions.
Il va d'ailleurs de soi que les modes de réa- lisation qui viennent d'être décrits n'ont été donnés qu'à. titre d'exemple et qu'on pourrait en imaginer d'autres sans sortir pour cela du.cadre de l'invention.
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Actuator device and its applications.
The object of the present invention is a jack device which, under a relatively small volume, makes it possible to exert extremely high forces, such as those which are needed in particular in large civil engineering works, while being of a construction very simple and very inexpensive.
This jack is essentially made up of a sort of malleable metal bag that can be formed by two plates, forming the bearing faces of the jack and joined on their edge by welded joints., Or other watertight joints, preferably through a cylindrical or toric bead which allows the plates to move without being deformed when the @
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pressure of the fluid brought into the bag. A nozzle attached to the bead or at any other appropriate point is used for injecting the liquid. Various modes of application of these jacks will be indicated below.
A particularly advantageous mode of application in particular when the jack must be left stationary in a structure to create permanent forces therein, consists in inflating it, with a material injected in the liquid state, then solidifying without noticeable change in volume. and remaining solid under normal conditions of use, such as for example a cement, a fusible material or a suitable synthetic resin.
Various applications of the jack, which are part (the invention, will be explained below *
The following description and the appended drawings relate to embodiments of the invention, given by way of non-limiting examples, it being understood that the characteristics which emerge both from the drawings and from the text form part of the invention.
Figure 1 is a schematic sectional view of a jack according to the invention, before pressurization.
The flower 2 is on a small scale a plan view of this jack.
Figure 3 shows it in section after pressurizing.
FIG. 4 is a partial schematic sectional view on a larger scale of the peripheral bead of a jack.
FIG. 5 illustrates a mode of application of the jacks according to the invention.
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FIG. 6 is a detail view on a larger scale of FIG. 5 with section parallel to the plane of FIG. 5.
Figure 7 is a section along line VIIVII of f ig. 6. Figure 8 is a 1/2 section on a larger scale of a removable block formed by jacks and the concrete surrounding them.
FIG. 9 is a view in partial elevation and in section of a cylinder with two pipes.
Figure 10 is a horizontal section of another embodiment of a two-nozzle cylinder.
FIG. 11 shows the arrangement of two superimposed jacks.
FIG. 12 represents a watertight seal produced using jacks between two parts of a structure.
FIG. 13 represents, in section, a device for tensioning rectilinear reinforcements,
Figure 14 shows, in plan, a jack forming part of the device.
Figure 15 is a section through XV-XV of Figure 14.
Figure ± 6 shows, in plan., A variant of the jack allowing simultaneous tensioning of several groups of reinforcements.
Figure 17 is a section through XVII-XVII of Figure 16.
FIG. 18 is an axial half-section of a device for tensioning circular reinforcements.
Figure 19 shows the end of a ring segment serving to constitute one of the jacks entering the device of Figure 18.
Figures 20 and 21 are sections through XX-XX and XXI-XXI of Figure 19, respectively.
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FIG. 22 shows in vertical section an alternative embodiment constituting a kind of inflatable pile.
Figure 23 is a section of Figure 22 along line XXIII-XXIII, in this figure XXII-ZXII denotes the trace of the plane of Figure 22.
In the embodiment shown in Figures 1 to 3, the jack is made up of two parallel plates 1, 2 (for example made of very malleable sheet steel or any other metal having this quality) connected on their edge by toric or cylindrical surfaces
3, the sealing being achieved absolutely by uniting the plates and the toroidal or cylindrical surfaces by autogenous welding or any other equivalent means.
A tube 4 welded to the peripheral bead or at any other appropriate point - allows the injection of a pressurized liquid which moves the sheets 1, 2 apart from one another by modifying the shape of the toric edges by plastic deformation or cylindrical with increasing radius.
The presence of this bead which deforms under the effect of the pressure transmitted, allows the plates 1 and 2 to move without being deformed and FIG. 3 shows approximately the shape of the inflated cylinder. Before reaching this head shape, the jack takes a series of intermediate shapes between the shapes shown in FIGS. 1 and 3. The stroke of the jack is equal to the variation h1-h of the distance separating the two sheet metal plates.
As shown in Figure 4 the section of the end bead of the cylinder comprises an arc of circle amb
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and two elements a e and b f tangent to this arc in a and b and tuned to the plates 1 and 2 by arcs of curve. The blocks to be compressed o and have surfaces which match the shape of the plates 1, 2 so that the bearing surface of the jack on the blocks is delimited on each face of the jack by the curve which is the geometrical locus of the points. and b on each of these faces (if the beds are not shaped to match the shape of these bearing surfaces, the s yerins can be coated with concrete before their installation, limiting the coating concrete by surfaces matching those of the massif, in particular flat surfaces, as will be explained later).
During the spacing of the plates 1 and 2, the arc amb increases in radius and development, to the detriment of the elements ae, b f which are first applied against the solid and which come off it to take a circular shape over the lengths ag and bl, the arc amb thus becomes the arc g 'm' l 'the massifs moving apart in a translational movement to come in. ±.' and P'.
By varying the shape and inclination of the elements ae, bf, we can modify the displacement mm 'either to move m' outside m, or to bring it back inside, or to cancel this displacement m ' then coinciding with m, or give it a law, a determined function of the displacement. For example by making a e etb f recti- lines and by tilting them about 45 in relation to the plates, the point !!! does not experience significant displacement.
Experience shows that with mild steel sheets having a thickness of 2 mm it is possible to push the pressure in such jacks to several hundred kilos per om2. As we can execute the jacks with
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sheets of as large dimensions as one wishes, that is to say with a bearing surface as wide as one wishes, the invention provides a means of creating, with little to go and without any complicated mechanical device, huge efforts, up to millions of tons.
A jack according to the invention also has the advantage that its bearing faces may not remain parallel; they may not even be level; one complende, in fact, that it would be possible to replace the plates 1 and 2 of the example of execution previously described, by sheets having in section any desired shape. It is therefore possible to generate complex forces which do not admit a single result.
To obtain a stroke as large as desired, it will be possible to superimpose several jacks acting simultaneously, by separating them by an element of appropriate shape to achieve their reciprocal support on the plates 1, 2 and the aebf elements of the previously beadings. defined.
Figure 5 shows the application of the jacks to a multiple arch dam 6, shown schematically in cross section.
We want, for example, to raise the dam, establish at 7 an additional support of the buttress 8 which has become insufficiently stable. If we wait for the elastic deformations of the anchor and the buttress 8, at the time of the raising, to achieve the effective support in the AA plane, it will be possible, as a result, to move the massif which will result in its dislocation by destroying the waterproofing of the dam. The additional resistance created in 7 will intervene only after the disorders it was intended to avoid.
Things get
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will pass in a completely different way if one creates artificially before the impoundment, or progressively during this impoundment, an active force on the 'buttress 8, equal to the reaction which one will have judged useful to ask the foundation 7. The deformation of the massif can then be reduced to a value compatible with the possibilities of plastic deformation of the ground.
To achieve the desired force in plane A-A, it is necessary to have very high power jacks in as little space as possible; Cylinders according to the invention are particularly suitable and are very inexpensive.
Several jacks can be placed side by side and will act simultaneously to achieve the desired forces.
In the case of jacks maintained under pressure at a fixed position so as to transmit permanent forces to the masonry blocks, arrangements should be made to remove and replace the jacks which would have leaks.
For this purpose, wedge-shaped wedges can be inserted between the jacks and their support. One such arrangement is shown in Figs. 6 to 8.
On either side of the plan. A-A where the buttress 8 and the additional foundation must be supported
7, solid masses 7a, 8a are cast in rich and strongly reinforced concrete so that it can withstand the forces to be transmitted which are particularly important in the vicinity of the plane.
A-A where the jacks will be installed. These beds are adjoining respectively to the foundation 7 and to the buttress 8. They rest on each other by a series of dry joints 7b which form in the AA plank a kind of aliasing (fig . 7). The cavities 7c between these crenellations \ serve to house the jacks (on the left in fig. 7,
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one sees soft of these cavities not yet provided with jacks).
The jacks are implemented, in a particularly convenient way, in the form of a block coated with concrete, comprising for example, as can be seen in FIG. 8, two jacks 9 superimposed, embedded in concrete.
9a. Before the pouring of this concrete 9a, we will have provided the peripheral part of the jacks with welded legs 9b to ensure their anchoring in the concrete, the latter is strongly reinforced above, below the jacks and between them for example by grids 10.
In the same cavity 7c, there is, as can be seen in FIG. 6, a jacks and concrete block thus produced and a wedge 10a which can be formed, for example, by a reinforced concrete part covered with two sheet metal plates
10b.
The intervals 10c between blocks 7a and cylinder block, block and wedge, wedge and block 8a are lined with mated concrete.
When the jacks are put under pressure, they inflate and transmit their force to the buttress 7 and to the foundation 8 through the concrete which surrounds them and the various intermediate members, in particular the corners 10a.
The dry seals 7b open by an amount equal to the cylinder stroke.
If a leakage occurs in a block of jacks, the corresponding wedge 10a will be driven out or it will be destroyed by spraying the concrete which constitutes it; we will then remove the block of jacks which will be replaced by a new block.
It is particularly recommended to use the following procedure to ensure that the pressure is maintained regardless of the tightness of the cylinders. We inflate the
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cylinders with a material that is first perfectly fluid to fully transmit the pressures and ensure correct operation of the cylinders, but capable of solidifying subsequently and of withstanding all causes of destruction, even in the event of the cylinder bags disappearing by corrosion.
As such material, there may be mentioned cements or solids at room temperature but having a fairly low melting point. It is then necessary to provide a preheating system for the cylinders, electric or steam, interior or exterior.
Synthetic resins are more particularly suitable which, by a fairly small variation in temperature or by the simple effect of time at constant temperature, change from the liquid state to the solid state while exhibiting strong resistances in this state. The application of a synthetic formalin-phenol resin curing at low temperature or even cold, such as the resin sold commercially under the name "brauthite" has been found to be particularly advantageous; it will be injected into the jacks in the liquid state at the desired pressure and will then be allowed to set automatically or else this setting will be helped by heating the jacks, depending on the setting of the constituents of the initial liquid.
It may be necessary to vary over time the forces created by the jacks in the structure in which they are incorporated or to modify the stroke of the jacks to keep the force they generate constant, despite the slow changes in conditions. elastic from their points of support. This will be the case in particular when; the structure being made of reinforced concrete, or not, we will want to obtain constant compressive forces in the concrete despite its shrinkage and deformation
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slow under load.
If the jacks are filled with a body remaining liquid, it will suffice d :. connect these jacks by pipes to pumps or hydraulic accumulators by which or can control their pressure.
In the event that the jacks have been filled with a body that is first liquid and then solidified, but fusible at a practically achievable temperature, it is possible to melt and inject into the jacks a new quantity of round material or subtract on the contrary to these jacks a part of the material which they contain.
This solution presents a danger if the jacks have lost their sealing, because the elastic situation created by them can then be destroyed as a whole, as soon as the filling material of the jacks returns to the liquid state. This danger can be avoided by the combined use of a solidifiable material and a material which remains liquid or very easily liquefied.
The upper part of the jack is injected immediately after the injection of the solidifiable material. such as synthetic resin, a small amount of liquid not miscible with this resin, for example ordinary mineral oil. This liquid comes to occupy the parts of the jack adjacent to the nozzle and makes it possible to inject new quantities of resin / to periodically restore the pressure in the jacks.
It will be advantageous to use for this purpose, a jack with two pipes connected one and the other to the zone where the oil is located, so as to allow the evacuation of this one to increased pressure before injection 1 of the additional quantity of resin.
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FIG. 9 shows a jack of this type assumed to be vertical. This cylinder is first filled with resin 11, injected liquid at the desired pressure and, after this injection, a sufficient quantity of mineral oil is introduced via the two pipes 4a and 4b connected to the upper part of the cylinder and provided with valves 4c. so that this oil, pushing back the resin, not yet solidified, comes to fill a small volume 12 in communication with the two pipes.
When, after solidification of the resin, it is desired to increase the stroke of the cylinder, resin is injected in the liquid state through one of the tubes 4a, using the other tube 4b as a drain tube for the oil contained in 12 which is driven by the injected resin.
Q, when the whole volume 12 is filled with resin, the tube 4b is closed and, via the tube 4a, the injection of liquid resin is continued under the desired pressure so that this resin takes off the walls of the cylinder of the material 11 already hardened, between these walls and this material forms a film of the desired thickness, which will subsequently harden. But before this hardening, a new injection of pressurized oil will be carried out through the pipes 4a, 4b in order to reform the upper volume of oil 12 which will allow subsequent injections of resin when the need arises.
It is advantageous to achieve the separation of the material already hardened from the walls of the cylinder not directly by the liquid resin but by means of an oil injection under sufficient pressure, carried out before the introduction of the cylinder. liquid resin. (This detachment is relatively easy in the case of braithite, since it does not adhere to the sheet).
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After this separation by the pressurized oil which will at the same time allow a check of the tightness, the pressure will be released and the oil will be expelled by the liquid resin, as has been said.
If the jacks will be used horizontally, a kind of bell 13 (fig. 10) can be provided in their center, which will be connected to the two pipes 4a, 4b and will serve to receive the small volume of oil. 12.
One of the tubes can be replaced by a thin tube passing below the other.
One of the pipes can be submerged to establish a lower level of the oil, which is a guarantee of total non-filling by the resin.
A particular provision deny interesting consists in superimposing deu jacks 14,15 (fig. II) between the supports 16 to be compressed, one of these jacks 14 for example will be inflated.! oil and the other, 15, by a solidifiable material such as resin. The pressure of the cylinder 14 being reduced to zero, the cylinder 15 will first be pressurized alone and after injection of the resin, a little oil will be sent into the nozzle of this cylinder 15, as indicated above; then the jack 14 will be placed in communication with a hydraulic accumulator at constant pressure. As the blocks 16 are piled up, the stroke of the jack 14 will increase while maintaining the force constant.
When the stroke of the jack 14 reaches a value such that a leak which would remove the pressure in this jack would begin to become dangerous, liquid resin will be sent into the jack 15 under a pressure a little greater than that retaining in the jack. 14 possibly using a double pipe, eormne it was said above. This
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resin will form a film on the surface of the already hardened resin, then harden. The injection of the resin into the cylinder 15 will be completed by an oil injection. The stroke of the cylinder 14 will have. was thus reduced to zero. During a subsequent settlement of the beds, it will increase, a new quantity of resin will then be injected into the jack 15 and so on.
The two jacks can be placed within a concrete block cast on them, as already described with reference to FIG. 8. This device can of course also be used for one or more jacks;
The jacks according to the invention are also suitable for a variety of applications. As stated above, they make it possible to maintain permanent compressive stresses in constructions or parts of constructions made of reinforced concrete so as to oppose the birth in this material of harmful tensile forces and c This is a very important application of these jacks. In this regard, they can be used independently of the prior tensioning of the concrete reinforcements or concurrently with this tensioning for the realization of which they can be used.
They also make it possible to create horizontal forces between the joints of structures, for example between the joints of large dams to neutralize the forces resulting from landslides on the sides of the valley.
We can take advantage of the installation of the jacks in these joints to ensure the tightness of these. Figure 12 shows a suitable arrangement for this purpose. We see in this figure, in horizontal section, two blocks 17 of a dam, separated by the joint
18. In this joint is placed a series of cylinders 9 con-
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forms to the invention. These jacks transmit their pressure to the blocks 17 by means of wedges 19 etde. mattress 20 of plastic material such as rubber, bitumen and asbestos, etc ... a sheet 21 curved and clamped between the wedges 19 and the beds 17 provides the seal.
In FIG. 13, the jack is applied to the tensioning of a group of rectilinear reinforcements 101 of a concrete or masonry block 102, for example a pile. Reinforcements are anchored at one of their ends 103 in the mass, and over the rest of their length they are free in a cylindrical chamber 104 formed during the construction of the mass.
The cylinder used is composed, as seen in Figures 14 and
15, of two flat rings 105 and 106 of malleable metal, the edges of which are joined in pairs by toric beads 107 and 108. The annular cylinder thus formed has, in its center, an opening through which the reinforcements can be passed. to be stretched, and it is provided on one of the beads with a nozzle 110 serving for the introduction of the liquid material under pressure.
In figure 13, we see three of these jacks v1, v2. v3 superimposed with the interposition of wedges 111 which may be in deton or any other suitable material. After these jacks have been installed, the mass of concrete 112 in which the upper ends are anchored is cast above the upper cylinder.
113 reinforcements to be tensioned. When the concrete of the mass 112 has set and hardened, all the jacks are simultaneously inflated which separate the mass 112 from the mass 102 by tensioning the reinforcements. The number of jacks to be used obviously varies according to the stroke of these jacks and according to
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the value of the elastic elongation which must be subjected to the reinforcements.
The tension of the reinforcements can be maintained by the solidification of the material injected into the jacks and, if necessary, as soon as the jacks have acted, concrete can be poured between the block 102 and the anchor head 122. can provide in this head channels such as 114 which will be used to fill with concrete the chamber 104 of the reinforcements and the central opening of the jacks *
If it is subsequently desired to remove the tension from the reinforcements, it will suffice to demolish one or more of the intermediate wedges 111, made thick enough to allow their access between the jacks.
The jacks can be designed so as to allow simultaneous tensioning of several groups of reinforcement. Thus, in FIGS. 16 and 17, we see a jack comprising four holes 109a, 109b, 109c, 109d than another through which it is possible to pass / groups of reinforcement to be tensioned 104a, 104b, 104c, 104d.
The tensions given to the reinforcements may be equal or unequal depending on the arrangement of the cables, which will be determined according to the desired distribution of the tensions, taking into account that the center of gravity of the reactions exerted by the cables on a jack coincides with the center. of gravity of the action surface of the actuator.
The jack lends itself to the solution of the difficult technical problem of tensioning the arrays of circular cross-sections. It is in fact possible to have a string of such jacks between the solid to be compressed and the circular reinforcements to be tensioned.
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However, it is more advantageous to make the jack in the form of a flattened tube, easily accommodated between the block and the frame. Thus, in Figure 18, there is shown in half-section a concrete block 115 in the form of a ring of revolution having its axis at A-A. Each of the circular reinforcements to be tensioned of this block is formed by a certain number of turns 116 of a metallic cable, wound one on top of the other, preferably inside a profiled ring 117 with a U-shaped section which can form also part of the frame. Between this ring 117 and the block is interposed the annular cylinder which can be produced, for example, by joining at their edges, by toric beads 118, 119, two concentric cylindrical co-axial rings 120, 121.
Intermediate shims 122, 123, made of reinforced concrete or any other material, are provided on either side of the jack.
In the event that the reinforcements to be tensioned must be embedded inside the solid to be compressed and put under tension after casting the entire solid, we will have the whole of the jack and the reinforcements in a sheath 124 leaving the necessary space for the increase. diameter of the reinforcement when the cylinder is inflated. This last one carries a swelling nozzle 125 accessible from outside or inside the bed.
The jack may constitute a complete ring or it may be formed of several elementary jacks each having the shape of a ring segment and which are placed at the end. This latter arrangement is advantageous from the point of view of safety against leakage of the liquid material, at the time of inflation. If, in fact, one of the elementary cylinders leaks, the others continue to work and the only consequence of the leak is an increase in the stroke of the elements neighboring the faulty element.
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The flattened tube forming each of the segments, and the cross section of which can be seen in FIG. 20, can be closed at its ends by covering it with a sort of flat cap 126 having a bead 127 in the shape of a horseshoe which joins the two beads 128, 129 of the flat tube. The cap and the tube are joined together in a sealed manner, for example by means of a weld 126a.
The tube can be made in one piece without welding by drawing a malleable metal such as copper, steel or the like, or it can also be in two parts welded on its edges at 130, 131. , as in the case of Figures 19 to 21. The same is true of the caps 126 which can be made in one piece by stamping or be formed of two parts welded on their edges.
The use of seamless tubes, tested before installation, reduces the risk of an element failing during inflation.
One can use .'- naturally, several superimposed annular jacks or several superimposed ring segments, which makes it possible to increase the stroke of the cylinder as well as the safety.
This arrangement also lends itself to the tensioning of helical reinforcements or even of reinforcements having the form of any plane or left-hand curves, the tension obtained at each point being inversely proportional to the radius of curvature at this point.
The jack makes it possible to obtain the tension of circular reinforcements, not only on the outside of a block, but also on the inside, which is a very advantage.
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important. This last case is the one considered in FIG. 18. In the case where the solid mass is hollow and where. the circular rings to be stretched are close to the lower surface of the stale, it is advisable to connect them with the rest of the latter by appropriate reinforcements, for example reinforcements 132 wound in a helix around the circular reinforcements.
To limit the risk of leakage, the liquid salt shakers for inflation can be loaded with elements such as wood flour, kieselguhr or others capable of sealing a crack.
The Applicant has also found that the re-inflation of the cylinder during use can be obtained by making a hole through the nozzle in the hardened material and by injecting through this hole a new quantity of liquid material under high pressure. which can reach several hundred kilos per cm2.
This material, under high pressure, makes its way into the hardened material, causing it to burst and the cylinder is thus inflated.
In the event that it is impossible to re-drill the nozzle which was used for the initial inflation, it suffices to drill a hole at an accessible point of the cylinder and to insert a conical pin pierced, along its axis, with one channel by which is injected the liquid material under high pressure.
In the event of a leak from a jack at an accessible point, it is also possible to repair on site by electric welding or with a torch, taking the precaution of drilling a hole next to the point to be repaired for the escape of gases or vapors. released by the material / filling, this hole then being closed by a conical pin driven in with a hammer.
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A leak can also be sealed by matting or by tightening an insert with the interposition of a plastic seal.
The jacks according to the invention can be used to compress not only solid masses, but also liquid, pasty or powdery masses, such as concrete, land in place or backfill. By placing the jacks inside these masses, their direct compression is obtained, without the interposition of pressure transmission members. The external deformation of said masses can be limited or prevented, either by. solid masses, either by envelopes or by a combination of these two means, the compression of said solid masses or the tensioning of the envelopes of the compressed materials being in this case obtained in addition.
In particular, the jacks can be applied very easily to modify the state of equilibrium of land, embankments, sands, silts or clays. We can then give them the shape of elongated plates that will be lowered into the ground by driving, either between two sheet piles of suitable shape, or by giving them an appropriate resistance to the driving, or by injection of water, or by any other process. .
This process will make it possible to fight in certain cases the subsidence of the grounds under the weight of embankments or of buildings, to compensate for lestassements in certain constructions such as earth dams, etc ..: to compress the grounds under engineering structures , to ensure the waterproofing of a site, to re-establish the balance or the level of structures or sites.
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In these applications, it would be too expensive to fill the jacks with synthetic resin; they can be filled either with concrete, in particular molten cement injected at the pump, or with sand, easy to introduce by entrainment of pressurized water, with, if necessary, the use of a compressed air lock, depending on the requirements. known methods.
The same jacks can advantageously be applied in place of explosives, in earthworks or in the debitage of large rock masses; they will be introduced, for example, into boreholes or into sa ignees made in the rock to be cut and they will be wedged with fine sand packed hydraulically or with cement; they will make it possible to develop pressures that can reach and exceed 1000 atmospheres, capable of causing the rupture and displacement of rocky blocks of considerable dimensions, without shocks capable of altering the masses to be debited or of disturbing the neighborhood.
In these various applications, it may be necessary to make the jacks act inside a borehole of restricted dimensions, and it will be advantageous for the jacks, once inflated, to develop the greatest possible volume.
A jack satisfying this condition is shown in Figures 22 and 23. Its wall has, before inflation, a large number of folds or convolutions 133 which are inscribed in a cylinder 134 of diameter compatible with the envisaged application, by example the introduction of the cylinder in a cylindrical borehole.
It will be understood that during the progressive inflation of such a cylinder, the convolutions disappear and the section is transformed into a circle of considerably increased diameter. Towards the ends of the cylinder, the convolutions
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gradually dying up to a perfectly cylindrical wall 134a as shown by the inclined line B 0 in figure 22. Each of the cylindrical ends 134a can be closed by covering it with a cover 135 welded at 136. One of these covers can be provided with a nozzle 137 for the introduction of the inflation material of the cylinder.
In FIG. 22, the dotted lines 38 schematically represent the shape of the deformable wall, after inflation.
In Figure 23, there is also shown at 139 a filling of reinforced concrete or other material in the folds of the wall communicating with the outside.
This filling, which can be replaced by metal arres pari: example, has the role of stiffening the device before it is inflated, so that it can be dark or beaten like a stake. It thus constitutes a real inflatable stake.
The inflation can be carried out with 1,! Water and, after inflation, the cylinder can be filled with gravel or concrete introduced, for example, under pressure using an in t ermal airlock.
The convolutions of the wall can be formed by bending sheets by machine and then assembling them by welding, for example on the outer tops of the convolutions.
It goes without saying that the embodiments which have just been described have only been given. as an example and that we could imagine others without going beyond the framework of the invention.