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Procédés et dispositifs dxancragea d'armatures et pièces munies de tels ancrages.
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Il est connu d*am6liQrer les propriétés des constructions en béton armê en titilsant des 'armatures sou- mises artificiellement â, des fusions telles et distribuées de telle sorte quelles, transfèrent ,au béton des contraire- tes de compressions permanentes. Dans son brevet belge Bu 364.207 dtl 3 Octobre 1989, le Demandeur a déjà, indiqué qu'il était commode et simple de maintenir la tension de ces ar- matures par la seule adhérence de celles-ci au béton.
Dans le cas où les armatures restent soumises à des efforts peu variables ne comportant pas de vibrations
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lonfitudinales¯,1*adhérence suffit* en effet, à assurer la solidité des. ancrages du bétonà l'armature sous certaines conditions.
Une barre de diamètre D, soumise à la tension T
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variable en fonction de la distances dn point considéré à. , l'extrémité de la barre impose au béton un effort d'adhérence
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par unité de surface 6&al %a 1 x ### .L'ancrage par adhé- ÒD dx renée est possible ai cette sollicitation ne dépasse pas une
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valeur'limite anctiat.dsIa tare do la surface de ltaoier et du coefficient de frottement acier béton, de la dureté
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et de la perfection du mouuge de la surface de contact du béton sur 1'aciers de la compacité du béton, de ses aaractéristiques de .résistance et d âlas:tie1té; de son état hygro.... métriqu-et dn rapport des. sections d* acier et de béton intéresaées..
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Pour une certaine valeur déterminée du coeffi- cient de frottement, l'obtention de l'encrage par adhérence dépend donc avant tout de la qualité du béton et du rapport des sections d'acier aux sections de béton. Il est d'au- tant plus difficile à obtenir que les fils sont plus lisses.
Dans le cas de fils tréfiles l'ancrage désiré n'est atteint avec certitude que par des bétons de qualité exceptionnelle qni ne peuvent etre obtenus que par la mise en oeuvre de procédés perfectionnés de tassement du béton et en utili- sant un coefficient eau. très bas. ciment
En outre, au point de vue de la résistanca à la traction, un ancrage par adhérence si parfait soit-il, peut perdre toute valeur si le taux de contrainte du métal vient a subir des variations rythmiques même faibles, ce qui peut arriver dans des ouvrages soumis à des vibrations (hourdis sous rails, par exemple).
Il est bien entendu que la réalisation d'une pièce en béton,dans laquelle les armatures, soumises à une tension préalable sont maintenues dans cet état par la seu- le adhérence, peut etre obtenue par un procédé quelconque, par exemple : les armatures peuvent être mises en tension avant coulée et désolidarisées des appareils de traction .
après prise et durcissement du béton, ou encore les armatures disposées dans un évidement u béton ou dans une gaine, par exemple métallique, peuvent etre mises en tension après prise et durcissement et être maintenues dans cet état ar l'injection de mortier à l'intérieur de la gaine, soit a travers un vide intérieur tel que celui qui est ménagé à l'intérieur d'un faisceau d'armatures dans le brevet belge N 440.432 déposé le 30 Janvier 1941 par le Demandeur.
D'autres'procédés peuvent également etre envisagés.
Quel que soit le moyen utilisé pour obtenir l'adhérence, deux cas peuvent se produire :
I ) l'adhérence suffit à maintenir les armatures en tension à l'état de repos, fût-ce à titre provisoire.
2 ) Elle ne suffit même pas pour réaliser ce minimum.
Dans le premier cas, il suffit de compléter l'a- dhérence par un ancrage susceptible de porter sinon la tota- lité, du moins une fraction notable de la tension de la barre, l'adhérence n'ayant à fournir que la différence, ce que,elle fera avec d'autant plus d'aisance quele béton com- primé par l'ancrage complémentaire subit un gonflement trans- versal qui serre la barre et améliore l'adhérence initiale.
Dans le deuxième cas, il sera nécessaire d'amé- liorer l'adhérence pour la porter au moins à une valeur mini- mum correspondant à la condition exposée au I ; il est pos- sible d'ailleurs que cette amélioration rende-inutile la formation de l'ancrage.
Une augmentation de 'l'adhérence peut être obtenue en modifiant la surface extérieure des armatures, par exem- ple, en rendant celle-ai artificiellement rugueuse. On a également proposé de réaliser, sur les barres d'armatures, des nodules ou engravares augmentant considérablement le coefficient de frottement de l'acier sur le béton. Ces dé- formations impliquaient des variations brusques de la sec- tion ou de la direction des fibres du métal, qui entrai- naient une grande fragilité.
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En effet, tonte variation de la section entraîne. un abaissement de la résistance moyenne d'autant plus, à craindre que la variation .est plus brusque. Les zones étroi- tes de raccordement entre deux sections successives sont également Une cause de fragilité. Enfin, loraque les varia- tions de section sont dissymétriques par rapport à l'axe de la barre, elles font intervenir par l'inflexion de la ligne des centres de gravité de ces sections, des moments de flexion qui ont également un effet préjudiciable sur la résistance de la barre.
En conséquence le Demandeur a trouvé qu'on peut obtenir une augmentation avantageuse de l'adhérence en imposant aux barres des déformations qui respectent les con- ditions suivantes : -
I Les aires des sections de la barre sont cons- tantes.
2 ) Les centres de gravité de ces sections sont sur une ligne droite ayant la direction générale de l'axe de l'armature.
3 ) Une section quelconque du fil étant subdivi- sée en petites sections élémentaires correspondant chacune à une fibre du métal, ces fibres ne subissent jamais de variations brusques de direction et forment de petits angles avec la direction générale de l'armature.
Si l'on suppose donc que l'adhérence suffit au maintien, au moins provisoire, de la tension des armatures, on se trouve en présence d'une masse de béton durcie, pré- contrainte par des armatures tendues ancrées par adhérence, mais dans des conditions jugées insuffisamment sures., les extrémités de ces armatures faisant saillie hors du béton.
La réalisation d'un ouvrage résistant même aux vibrations les plus énergiques pourra ,dans ces conditions etre obtenuepar la formation, par orgeage à chaude d'une tete venant prendre appui contre un logement de nature et de forme appropriées. Toute forme de tete peut être adoptée à la condition qu'elle offre une résistance sensiblement égale à celle de la barre et ne soit pas. fragile. Une forme conique, avec des raccordements convenables entre le cylindre de la barre et le cône de la tête,conviendra particulière- ment bien. On obtiendra aisément cette forme ou. toute autre en chauffant fortement l'extrémité de l'armature et en la refoulant dans une matrice d'appui préparée pour la recevoir.
La longueur de l'extrémité aura été calculée de façon que la tête qui doit résulter de son refoulement permette dtat- teindre le but désiré, c'est-à-dire, soit en mesure de ré- sister aux efforts demandés.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés a. titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant des .dessins que du texte faisant, bien entendu... partie de ladite invention.
La figure 1 est un schéma de la formation d'une tête d'ancrage dans une matrice.
La figure 2 montre une forme de réalisation de l'ancrage terminal d'un fil.
Les figures 3 et 4 sont relatives à l'ancrage simultané de plusieurs fils.
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Les figures 5 à 8 montrent des variantes possi- bles de l'ancrage d'un fil.
La figure 9 représente un moyen de ménager un évidement tronconique dans ce béton au. voisinage de l'extré- mité de l'armature.
La figure 10 est une vue en perspective du bloc de caoutchouc utilisé à cet effet.
La figure 11 montre une possibilité d'assurer le maintien d'un bouchon de protection de la tête d'ancrage formée dans un évidement.
Les figurés 12, 13 et 14 montrent schématiquement différents moyens d'assurer le chauffage de l'extrémité de l'armature en vue de son refoulement ultérieur.
La figure 15 est une élévation d'une tête forgée partagée en différentes zones.
Les figures 16 et 17 sont des variantes d'ancrages utilisant des pièces métalliques interposées.
Enfin les figures 18,19, 20 et 21 sont des exem- ples de déformations longitudinales imprimées à des armatu- res circulaires en vue d'augmenter leur adhérence.
Sur le schéma montré sur la figure 1, l'armature 1 traverse une matrice 2 pourvue d'un évidement conique 3.
Après chauffage et refoulement de l'extrémité la partie a b c d viendra en al b1 c d.
En ce qui concerne la matière de la matrice, il semble naturel, à première vue, de la prévoir en métal de préférence en acier. Toutefois ce moyen offre des inconvé- nients. Outre le prix élevé de telles matrices et la sujétion éventuelle de protéger le métal contre l'oxydation loràque les extrémités des poutres sont apparentes,on se heurte à des difficultés dues à, la conduction et à la dilatation des matrices métalliques. Tout d'abord il sera très diffici- le de chauffer le collet e f refroidi par la masse de la matrice. On risquera d'obtenir de mauvaises formes de la tête ou de repousser le fil vers l'intérieur du béton, ce qui entrainera donc une perte de la tension ; la section e f venant en -Il f1.
Si ce fil est, jusqu'en g h, trop froid pour être forgé efficacement, il se formera une tete fragile telle que celle qui est figurée par le contour g h a2 b2 représenté figure 1. Si on chauffe la matrice pour éviter cet inconvé- nient la dilatation de cette pièce relativement importante fera éclater le béton; de plus on échauffera le fil sur'une trop grande longueur en raison du temps nécessaire pour chauffer la masse de la matrice.
En second lien le refoulement du métal dans une matrice en acier relativement froide provoquera une trempe énergique de la tête qui risquera de casser au ras du collet, risque grave puisque toute possibilité de former une autre tête disparaîtrait de ce fait. n -
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Le Demandeur a trouvé que l'on obtenait des résultats bien meilleurs avec des matrices constituées par de simples creux cylindro-coniques réservés dans le béton au.
moulage, si choquante que puisse être, à priori, l'idée de refouler du métal chaud à haute résistance contre une matrice en simple béton et de faire supporter à celui-ci des pressions énormes dues au refroidissement des têtes* En effet, on ne peut guère donner à celles-ci des surfaces d'appui dépassant beaucoup 5 ou. 6 fois la section du fil, si la tension de celui-ci est de ltordre de 10*000 kg/cm'', la pression des tetes sur le béton serait de l'ordre de 2000 kg/cm2, .alors. que la résistance du. béton sera vraisemblablement comprise entre 300 et 1000 kg/omS.
Le Demandeur a constaté que de telles pressions sont cependant aupportées localement par le béton si on empêche celui-ci* a l'aide d'une frette par exemple, de s'écouler latéralement, .au point que, dans le cas de béton de la meilleure qualité, on petit meme se dispenser de le fretter. Le cas d'un excellent béton de ce genre est souvent envisagé dans la technique du béton précontraint.
Suivant la qualité du béton il sera ou. non préférable de réaliser un frettage, soit local autour de chaque fil, soit général, commun 1 toutes les armatures. aboutissant à une extrémité d'une même pice,. soit mixte,les frettages locaux étant complétés par un frettage général* On pourra donc pratiquer lévidement cylindro-tronconique deàtiné à recevoir la tete refoulée dans une surface de béton limitant un massif, rendu en tant que de besoin, capable de supporter des aug- mentations locales de sollicitations par des armatures transversales appropriées, selon les différentes techniques. connues du frettage; ces armatures contribuent en même temps à, la répartition des. efforts dans la masse du béton en arrière de l'ancrage.
Ces armatures seront de préférence des quadril- lages de barres armant le béton parallèlement à la surface sur laquelle viennent s'appuyer les divers ancrages.
Un exemple de ce genre est représenté par les figures. 3 et 4. Les armatures 1 au nombre de neuf sont frottées par le quadrillage des armatures. 4 et 5 au voisi- nage de la surface terminale 6 de la pièce en 'béton. On peut également réaliser autour de chaque fil un frottage individuel. La figure 2 montre un tel frettage obtenu a l'aide d'une hélice 7 de fil de section qui peut être quel- conque, entourant l'extrémité de 1'armsture 1. On délimite ainsi un massif 8 de béton fretté dans' lequel est pratiqué l'évidement servant de matrice au refoulement de l'extré- mité de l'armature. Les figures. 5, 6, 7 et 8 sont relatives à. des variantes! d'ancrage individuel.
Sur les deux premières le frettage est obtenu par une spirale 9 de feuillard cein- tarant l'armature 1. Sur les. deux autres,, il a été utilisé un morceau, de tube 10 de préférence étiré sans soudure ou solidement soudé.
Les évidements: 11 des différentes figures qui servent de tutrice pour le refoulement de la tête ont sen- siblement la forme de deux parties tronconiques raccordées par leur grande base. La figure 9 explicite cette forme avantageuse et montre en même temps un procédé commode pour l'obtenir. ' La partie i j k 1 est un évidement tronconique a queue d'hironde destiné a retenir le mortier de protection, j m l/n est une surface conique d'angle approprié à la nature
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du métal et au moyen de chauffage utilisé; enfin un raccorde- ment de révolution m o n p assure au collet la transition avec l'armature 1.
On obtiendra facilement de telles formes en en- tourant les fils d'un noyau 12 en caoutchouc pénétrant dans le coffrage en q i r k, ce qui permet d'arracher'ensuite ai- sément le noyau 12.
.
Le noyau cylindro-conique en caoutchouc 12 repré- sente en perspective par la figure 10, peut etre fendu en 13 suivant un plan issu de l'axe pour faciliter sa mise en place on son enlèvement. En l'absence de tels noyaux en caoutchouc ou. réalisas par une spire de fil élastique on ne pourrait obtenir l'évidement en queue d'hironde i j k 1.
Comme le montre la figure 11, on se contentera pour cet évi- dement de formes cylindriques ou même très légèrement coni- ques, l'adhérence du.'béton de remplissage pouvant en ce cas être obtenue par piquage comme il est montré en 14 sur la figure 11.
Pour obtenir sans destruction de l'ancrage provi- soire par adhérence un bon refoulement donnant une tête bien formée remplissant exactement la fraisure, il faut, après avoir coupé le fil à la longueur correspondant à la quantité de métal nécessaire pour former la tête, le chauf- fer suffisamment. Comme le montre la figure la on pourra utiliser un chalumeau 15 en interposant sa. besoin un écran protecteur 16 du béton, par exemple en cuivre rouge, percé d'un trou. fraisé 17.
On pourra aussi utiliser, comme le montre la figure 13, un chauffage électrique alimenté par an courant à très basse tension en utilisant de préférence une pince en cuivre rouge 18. La coupe de cette pince suivant XIV-XIV de la figure 13 est représentée par la figure 14.
Le chauffage devra être de préférence rapide pour éviter le trop grand échauffement de l'armature 1 à l'intérieur du béton. Dans toutes les opérations il faut éviter les phénomènes de trempe trop intenses qui rendraient les tetes fragiles et les exposeraient, accident très grave, à. se rompre. On diminuera l'importance de ces phénomènes, soit en chauffant les collets au-dessous de la température minima nécessaire pour tremper le métal, soit en ralentis- sant suffisamment le refroidissement, soit en réalisant un revenu, en.¯,tenant compte toutefois de ce que ce revenu abaisse la résistance des aciers tréfilés ou laminés à froid.
La meilleure technique consiste à éviter les refroidissements trop brusques (ce que réalise la matrice d'appui en béton) et a obtenir une forme de tete montrée par la figure 15.
En A le métal peu chauffé n'est pas modifié sensi- blement. En B il est chauffé un peu au-dessous de la tempé- rature de trempe. De C en D il peut être porté au-dessus de la trempe mais son refroidissement est lent et de plus dans cette zone le métal travaille peu.
En raison de la mauvaise conduction du béton, ce phénomène de trempe sera très limité et en tout cas évité dans la région du collet, si dans cette région on n'a pas atteint la température critique.
Tous autres moyens connus pour l'obtention des rivures peuvent d'ailleurs être utilisés pour la formation des têtes.
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Si on procède rapidement, le glissement du fil n'est pas à craindre car le chauffage du fil par conduction à l'intérieur du béton détermine un serrage énergique.du. fil dans le béton qui forme étau. Le béton mauvais conduc- teur s'échauffe peu et refroidit faiblement le fil.
L'appareil de refoulement pourra être un marteau. à faible masse frappant de préférence à grande vitesse des coups d'énergie calculée pour obtenir la formation de la tete. On peut aussi obtenir cette tête en une seule fois par une percussion d'importance déterminée.
A l'issue de cette Opération,l'ancrage est ter- miné; il ne reste plus qu'à protéger la tête obtenue par un bouchon de mortier servant de .protection. Un bouchon de ce- genre est représenté sur la figure 7, en 19.
Les indications, qui viennent d'être données n'excluent pas la possibilité d'interposer entre la tête noyée et l'alvéole en béton une collerette métallique par exemple en tôle étampée.
La figure 16 montre un exemple d'une collerette 20 pouvant être mise en place avant ou après chauffage du fil. Le rôle de cette collerette est d'obtenir une limita- tion de 1'importance de la tête refoulée 21 tout en obtenant une réduction de la pression sur le béton.
On peut donner aux collerettes des formes diver- ses et choisir la forme des alvéoles de logement en consé- quence. La figure 17 illustre Un exemple de ce genre. La collerette 22 comportant une partie fraisée 23 convenable pour le plane 24. de la tête prend appui sur le béton par une face plane 24.
Dans ces deux derniers exemples, un bouchon pro- tecteur de béton peut également être appliqué, après ancrage, dans l'évidement.,
L'emploi du procédé quivient d'être décrit im- plique Inexistence, d'un minimum d'adhérence suffisant pour tenir le fil en tension jusqu'à formation de la tete.
Les figures suivantes montrent des possibilités d'augmenter -l'adhérence des armatures par application des principes généraux exposés par le Demandeur dans le préam- bule.
Afin de conserver constante l'aire de la section de.. l'armature, de maintenir alignés, les cèdres, de gravité des sections successives et enfin de ne pas introduira de variations brusques dans 1'orientation des fibres du métal, il est possible de donner à- l'armature la forme représentée' par les figures' 18 et 19.
En I, comme en 1' la section de l'armature est sensiblement circulaire tandis qu'en II et III elle est elliptique: Les ellipses correspondantes II et III représentées, sur la figure 19 ont d'ailleurs des axes égaux, mais cette condition n'est'pas impérative, il suffit que les ellipses II et III aient entre elles des aires égales et égales à la surface du. cercle 1. ' ,
Dans un plan passant par l'axe X X de l'armature qui est le lieu. des cèdres de gravité des sections succès- . sives,la loi de variation du, rayon vecteur de la section est continue et de préférence sensiblement sinuspïdale.
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L'expérience prouve qu'un tel fil a presque rigoureusement les mêmes caractéristiques mécaniques qu'un fil cylindrique -tout en présentant.une résistance à l'adhérence considérablement accrue.
Un fil de cette forme peut être obtenu par lami- nage à chaud ou à froid ou.par*martelage. On peut d'ailleurs substituer à une forme réalisant exactement les conditions mécaniques définies ci-dessus des-formes s'en rapprochant beaucoup, mais plus faciles/à obtenir notament par laminage à froid entre des rouleaux écrasant le fil successivement dans deux directions rectangulaires et portant des cannelu- res appropriées.
Les figures 20 et 21 sont des exemples de réalisations de ce genre. La variation de section montrée par la figure 20 correspond à deux jeux de rouleau% de laminoirs disposés perpendiculairement et portant des empreintes excentrées en forme de V. La figure 21 corres- pond à des empreintes plates. Il est possible également d'uti liser non des rouleaux à empreintes mais des rouleaux ordi- naires montés excentriquement.
L'augmentation du coefficient de frottement obte- nue grâce à un. tel fil assure :
I ) un abaissement; qui peut être très important, de la qualité minima du béton nécessaire pour obtenir un ancrage par adhérence satisfaisant, donc une possibilité de démoulage plus hâtif;
2 ) le maintien de la valeur de l'ancrage malgré une mise en vibration des pièces considérées, sans que ces avantages soient payés d'une diminution notable de la résis- tance spécifique;
3 ) l'obtention, même après un durcissement médio- cre du béton) d'ancrages provisoires permettant la formation de tetes d'ancrage selon le procédé décrit en premier lieu qui devient alors applicable.
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux procédés et à leur mode de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits, en particulier par l'utilisation de moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS
1. Procédé de renforcement de l'ancrage d'arma- tares soumises à une tension préalable qui est maintenue entièrement on en partie par l'adhérence, procédé consistant à faire application d'armatures non cylindriques, mais carac- térisées en ce que les aires des sections successives sont constantes et ont leur centre de gravité sur une même droite et en ce que les filets de métal de section constante for- mant l'armature ont des formes continues et ne font jamais un angle important avec l'axe du fil..
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Methods and devices for anchoring frames and parts fitted with such anchors.
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It is known to improve the properties of reinforced concrete constructions by titillating reinforcements artificially subjected to such fusions and distributed in such a way as to transfer to the concrete the opposite of permanent compressions. In his Belgian patent Bu 364.207 dtl October 3, 1989, the Applicant has already indicated that it is convenient and simple to maintain the tension of these reinforcements by the sole adhesion of the latter to the concrete.
In the case where the reinforcements remain subjected to little variable forces not including vibrations
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lonfitudinal¯, 1 * adhesion is sufficient * indeed, to ensure the solidity of. concrete anchors to reinforcement under certain conditions.
A bar of diameter D, subjected to the tension T
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variable depending on the distance dn point considered at. , the end of the bar imposes an adhesive force on the concrete
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per unit area 6 & al% a 1 x ###. Anchoring by D dx renée is possible if this stress does not exceed
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anctiat.dsIa tare limit value of the surface of the steel and of the coefficient of friction steel concrete, of the hardness
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and the perfection of the wetting of the contact surface of the concrete on the steel; the compactness of the concrete, its characteristics of strength and strength; of its hygro ... metric-and ratio of. steel and concrete sections interested.
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For a certain determined value of the coefficient of friction, obtaining bonding by adhesion therefore depends above all on the quality of the concrete and on the ratio of the steel sections to the concrete sections. The smoother the threads are all the more difficult to obtain.
In the case of drawn wires, the desired anchorage is only achieved with certainty by concretes of exceptional quality which can only be obtained by the implementation of improved concrete settlement processes and by using a water coefficient. very low. cement
Moreover, from the point of view of tensile strength, an anchoring by adhesion, however perfect it may be, can lose all value if the rate of stress of the metal comes to undergo even small rhythmic variations, which can happen in structures subjected to vibrations (slabs under rails, for example).
It is understood that the production of a concrete part, in which the reinforcements, subjected to a preliminary tension are maintained in this state by the only adhesion, can be obtained by any process, for example: the reinforcements can be tensioned before casting and separated from the traction devices.
after setting and hardening of the concrete, or the reinforcements placed in a concrete recess or in a sheath, for example metallic, can be put in tension after setting and hardening and be maintained in this state by the injection of mortar with the inside the sheath, or through an internal void such as that provided inside a bundle of reinforcements in Belgian patent No. 440,432 filed on January 30, 1941 by the Applicant.
Other processes can also be considered.
Regardless of the means used to obtain adhesion, two cases can occur:
I) the adhesion is sufficient to maintain the reinforcements in tension in the state of rest, even if only temporarily.
2) It is not even sufficient to achieve this minimum.
In the first case, it suffices to supplement the adhesion by an anchoring capable of carrying if not the whole, at least a significant fraction of the tension of the bar, the adhesion having to provide only the difference, which, it will do with all the more ease when the concrete compressed by the complementary anchoring undergoes transverse swelling which tightens the bar and improves the initial adhesion.
In the second case, it will be necessary to improve the adhesion in order to bring it at least to a minimum value corresponding to the condition explained in I; it is possible, moreover, that this improvement renders the formation of the anchor unnecessary.
An increase in adhesion can be obtained by modifying the outer surface of the reinforcements, for example, by making it artificially rough. It has also been proposed to produce, on the reinforcing bars, nodules or engravings considerably increasing the coefficient of friction of the steel on the concrete. These deformations involved sudden variations in the section or direction of the fibers of the metal, which resulted in great brittleness.
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Indeed, mowing variation of the section results. a lowering of the mean resistance all the more, to be feared that the variation is more abrupt. The narrow connection zones between two successive sections are also a cause of fragility. Finally, when the variations in section are asymmetrical with respect to the axis of the bar, they involve, through the inflection of the line of the centers of gravity of these sections, bending moments which also have a detrimental effect on the resistance of the bar.
Consequently, the Applicant has found that it is possible to obtain an advantageous increase in adhesion by imposing deformations on the bars which comply with the following conditions: -
I The areas of the bar sections are constant.
2) The centers of gravity of these sections are on a straight line having the general direction of the axis of the reinforcement.
3) Any section of the wire being subdivided into small elementary sections each corresponding to a fiber of the metal, these fibers never undergo sudden variations in direction and form small angles with the general direction of the reinforcement.
If we therefore suppose that the adhesion is sufficient to maintain, at least temporarily, the tension of the reinforcements, we are in the presence of a hardened mass of concrete, pre-stressed by tensioned reinforcements anchored by adhesion, but in conditions deemed insufficiently safe., the ends of these reinforcements projecting out of the concrete.
The realization of a work resistant even to the most energetic vibrations could, under these conditions be obtained by training, by hot orgeage of a head coming to rest against a housing of suitable nature and shape. Any form of head can be adopted on the condition that it offers a resistance substantially equal to that of the bar and is not. brittle. A conical shape, with suitable connections between the bar cylinder and the head cone, will work particularly well. We will easily obtain this form or. any other by strongly heating the end of the frame and pushing it back into a support matrix prepared to receive it.
The length of the end will have been calculated in such a way that the head which must result from its repression makes it possible to achieve the desired goal, that is to say, is able to withstand the forces required.
The description which follows with reference to the accompanying drawings given a. By way of non-limiting examples, it will clearly be understood how the invention can be carried out, the particularities which emerge both from the drawings and from the text forming, of course ... part of said invention.
Figure 1 is a diagram of the formation of an anchor head in a die.
FIG. 2 shows an embodiment of the terminal anchoring of a wire.
Figures 3 and 4 relate to the simultaneous anchoring of several wires.
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Figures 5 to 8 show possible variants of the anchoring of a wire.
Figure 9 shows a means of providing a frustoconical recess in this concrete. near the end of the reinforcement.
Figure 10 is a perspective view of the rubber block used for this purpose.
FIG. 11 shows a possibility of ensuring the maintenance of a protective cap for the anchoring head formed in a recess.
Figures 12, 13 and 14 show schematically different means of ensuring the heating of the end of the reinforcement with a view to its subsequent delivery.
Figure 15 is an elevation of a forged head divided into different areas.
Figures 16 and 17 are variants of anchors using interposed metal parts.
Finally, FIGS. 18, 19, 20 and 21 are examples of longitudinal deformations printed on circular reinforcements with a view to increasing their adhesion.
In the diagram shown in Figure 1, the frame 1 passes through a die 2 provided with a conical recess 3.
After heating and pushing back the end part a b c d will come to al b1 c d.
Regarding the material of the matrix, it seems natural, at first glance, to provide it in metal, preferably steel. However, this means offers drawbacks. Besides the high price of such matrices and the possible subjection to protect the metal against oxidation when the ends of the beams are visible, there are difficulties due to the conduction and expansion of the metal matrices. First of all, it will be very difficult to heat the collet e f cooled by the mass of the die. There is a risk of obtaining bad shapes of the head or of pushing the wire back towards the inside of the concrete, which will therefore lead to a loss of tension; the section e f coming in -Il f1.
If this wire is, up to gh, too cold to be forged efficiently, a fragile head will be formed such as that shown by the outline gh a2 b2 shown in figure 1. If the die is heated to avoid this drawback the expansion of this relatively large part will cause the concrete to burst; moreover, the wire will be heated over too great a length because of the time required to heat the mass of the die.
Secondly, the pushing back of the metal in a relatively cold steel die will cause the head to quench vigorously, which will risk breaking flush with the neck, a serious risk since any possibility of forming another head would thereby disappear. not -
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The Applicant has found that much better results were obtained with dies formed by simple cylindrical-conical hollows reserved in the concrete.
casting, however shocking that may be, a priori, the idea of pushing hot metal with high resistance against a simple concrete matrix and making it withstand enormous pressures due to the cooling of the heads * Indeed, we do not can hardly give these bearing surfaces much exceeding 5 or. 6 times the section of the wire, if the tension of the latter is of the order of 10 * 000 kg / cm '', the pressure of the heads on the concrete would be of the order of 2000 kg / cm2, then. than the resistance of. concrete will likely be between 300 and 1000 kg / omS.
The Applicant has observed that such pressures are however provided locally by the concrete if the latter is prevented * by means of a hoop, for example, from flowing laterally, to the point that, in the case of concrete from the best quality, we can even do without fretting it. The case of an excellent concrete of this kind is often considered in the technique of prestressed concrete.
Depending on the quality of the concrete, it will be where. not preferable to carry out a hooping, either local around each wire, or general, common to all the reinforcements. ending at one end of the same room ,. either mixed, the local hoopings being completed by a general hooping * We can therefore practice the cylindro-frustoconical recess intended to receive the upset head in a concrete surface limiting a mass, made as necessary, capable of supporting increases local stresses by appropriate transverse reinforcements, according to the different techniques. known from hooping; these reinforcements contribute at the same time to the distribution of. forces in the mass of the concrete behind the anchor.
These reinforcements will preferably be quadrilages of bars reinforcing the concrete parallel to the surface on which the various anchors are supported.
An example of this kind is represented by the figures. 3 and 4. The reinforcements 1, nine in number, are rubbed by the grid of the reinforcements. 4 and 5 in the vicinity of the end surface 6 of the concrete part. It is also possible to carry out an individual rubbing around each wire. FIG. 2 shows such a hooping obtained with the aid of a helix 7 of wire of cross-section which may be any, surrounding the end of the armsture 1. This defines a mass 8 of hooped concrete in which the recess is made serving as a matrix for pushing back the end of the reinforcement. The figures. 5, 6, 7 and 8 relate to. variations! individual anchor.
On the first two, the hooping is obtained by a spiral 9 of strip surrounding the frame 1. On the. two others, a piece of tubing 10, preferably drawn without welding or solidly welded, was used.
The recesses: 11 of the different figures which serve as a guide for the repression of the head have substantially the shape of two frustoconical parts connected by their large base. Figure 9 explains this advantageous form and at the same time shows a convenient method for obtaining it. 'The part i j k 1 is a frustoconical recess with a dovetail tail intended to retain the protective mortar, j m l / n is a conical surface of angle appropriate to nature
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the metal and the heating medium used; finally a connection of revolution m o n p ensures the transition to the collar with the reinforcement 1.
Such shapes will easily be obtained by wrapping the wires with a rubber core 12 penetrating into the formwork at q i r k, which then makes it possible to easily tear off the core 12.
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The cylindrical-conical rubber core 12, shown in perspective in FIG. 10, can be split at 13 along a plane coming from the axis to facilitate its installation or its removal. In the absence of such rubber cores or. realized by a turn of elastic wire one could not obtain the recess in dove tail i j k 1.
As shown in figure 11, for this recess, we will be satisfied with cylindrical or even very slightly conical shapes, the adhesion of the filling concrete being able in this case to be obtained by stitching as shown in 14 on figure 11.
To obtain, without destroying the provisional anchoring by adhesion, a good repression giving a well-formed head which exactly fills the countersink, it is necessary, after having cut the wire to the length corresponding to the quantity of metal necessary to form the head, the heat sufficiently. As shown in FIG. 1a, a torch 15 can be used by interposing its. need a protective screen 16 of the concrete, for example red copper, drilled with a hole. countersunk 17.
It is also possible to use, as shown in FIG. 13, an electric heater supplied by a current at very low voltage, preferably using a red copper clamp 18. The section of this clamp along XIV-XIV of FIG. 13 is represented by figure 14.
The heating should preferably be rapid in order to avoid excessive heating of the reinforcement 1 inside the concrete. In all operations it is necessary to avoid the phenomena of too intense quenching which would make the heads fragile and would expose them, very serious accident, to. break. The importance of these phenomena will be reduced, either by heating the collars below the minimum temperature necessary to quench the metal, or by sufficiently slowing down the cooling, or by tempering, taking into account, however, that this tempering lowers the resistance of drawn or cold-rolled steels.
The best technique is to avoid too sudden cooling (which the concrete support matrix does) and to obtain a head shape shown in figure 15.
In A the slightly heated metal is not significantly modified. In B it is heated a little below the quench temperature. From C to D it can be carried over quenching but its cooling is slow and moreover in this zone the metal works little.
Due to the poor conduction of the concrete, this quenching phenomenon will be very limited and in any case avoided in the region of the neck, if in this region the critical temperature has not been reached.
All other known means for obtaining rivets can moreover be used for forming heads.
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If we proceed quickly, the slipping of the wire is not to be feared because the heating of the wire by conduction inside the concrete determines an energetic tightening. wire in the concrete which forms a vice. Poor conductive concrete heats up little and cools the wire slightly.
The delivery device may be a hammer. at low mass preferably striking at high speed blows of energy calculated to obtain the formation of the head. This head can also be obtained in one go by a percussion of determined importance.
At the end of this Operation, anchoring is complete; all that remains is to protect the head obtained by a plug of mortar serving as protection. Such a plug is shown in Figure 7 at 19.
The indications which have just been given do not exclude the possibility of interposing between the embedded head and the concrete cell a metal collar, for example of stamped sheet.
FIG. 16 shows an example of a collar 20 which can be put in place before or after heating the wire. The role of this collar is to obtain a limitation of the size of the upset head 21 while obtaining a reduction in the pressure on the concrete.
The flanges can be given various shapes and the shape of the housing cells can be chosen accordingly. Figure 17 illustrates one such example. The collar 22 comprising a countersunk portion 23 suitable for the plane 24. of the head is supported on the concrete by a plane face 24.
In these last two examples, a protective concrete plug can also be applied, after anchoring, in the recess.
The use of the method which has just been described implies the absence of a minimum of adhesion sufficient to hold the thread in tension until the head is formed.
The following figures show the possibilities of increasing the adhesion of the reinforcements by applying the general principles set out by the Applicant in the preamble.
In order to keep constant the area of the section of the reinforcement, to keep aligned, the cedars, of gravity of the successive sections and finally not to introduce abrupt variations in the orientation of the fibers of the metal, it is possible to give the frame the shape shown in Figures 18 and 19.
In I, as in 1 ', the section of the reinforcement is substantially circular while in II and III it is elliptical: The corresponding ellipses II and III shown in figure 19 have, moreover, equal axes, but this condition is not imperative, it suffices that the ellipses II and III have between them areas equal and equal to the surface of. circle 1. ',
In a plane passing through the axis X X of the reinforcement which is the locus. gravity cedars-sections success. sives, the law of variation of the vector radius of the section is continuous and preferably substantially sinuspidal.
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Experience shows that such a wire has almost strictly the same mechanical characteristics as a cylindrical wire - while exhibiting considerably increased adhesion resistance.
A wire of this shape can be obtained by hot or cold rolling or by hammering. It is moreover possible to substitute for a form achieving exactly the mechanical conditions defined above forms which come very close to them, but easier / to obtain in particular by cold rolling between rollers crushing the wire successively in two rectangular directions and wearing appropriate grooves.
Figures 20 and 21 are examples of such embodiments. The variation in section shown in Fig. 20 corresponds to two sets of rolling mill rolls arranged perpendicularly and with eccentric V-shaped indentations. Fig. 21 corresponds to flat indentations. It is also possible to use not impression rollers but ordinary rollers mounted eccentrically.
The increase in the coefficient of friction obtained by a. such wire ensures:
I) a lowering; which can be very important, of the minimum quality of the concrete necessary to obtain satisfactory anchoring by adhesion, therefore a possibility of earlier demoulding;
2) maintaining the value of the anchoring despite causing the parts in question to vibrate, without these advantages being paid for by a notable reduction in specific resistance;
3) obtaining, even after poor hardening of the concrete) temporary anchors allowing the formation of anchoring heads according to the method described first, which then becomes applicable.
It goes without saying that modifications can be made to the methods and their mode of implementation which have just been described, in particular by the use of equivalent technical means, without thereby departing from the scope of the present invention.
CLAIMS
1. Method of reinforcing the anchoring of reinforcements subjected to a preliminary tension which is maintained entirely or in part by the adhesion, method consisting in applying non-cylindrical reinforcements, but characterized in that the areas of successive sections are constant and have their center of gravity on the same straight line and in that the metal threads of constant section forming the reinforcement have continuous shapes and never make a significant angle with the axis of the wire ..