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L'invention est relative au béton précontraint et p.us particuliè- rement aux moyens de précontraindre le béton suivant l'une ou l'autre mé- thode de pré-tension ou de post-tension utilisant des barres déformées en a- cier à haute résistance, c'est-à-dire des barres dont les surfaces présen- tent des saillies, des nervures, des arêtes ou analogues destinées à aug- menter la liaison.
L'emploi de barres déformées en acier doux et en acier ex teneur moyenne en carbone est connu en vue d'armer le béton et il est également connu de précontraindre le béton au moyen de barres rondes dont l'extrémité est filetée ou présente d'autres moyens d'ancrage.En cas d'emploi de barres déformées pour un ouvrage en béton armé normal,lorsque l'on utilise des barres possédant des déformations de forme et dimensions choisies, comme par exemple correspondant à la spécification A S T M 305, il est connu d' utiliser sans danger des tensions de travail de 1408 Kg.par om2 (2000 livres par pouce carré) pour l'acier doux et pour quelques types d'acier doux travaillé à froid d'utiliser une tension de traction d'environ le double.
Cependant, dans la précontrainte du béton, qui fait l'objet de la présente invention, une tension de travail de 7040 Kg.par cm2 (100.000 livres par pouce carré) est possible grâce à la méthode d'exécution de l'ancrage et au mode opératoire conformes à la présente invention,quj, vont être mainte- nant décrits.Il ressortira de la description suivante que la pratique connue du béton armé normal ou la méthode connue jusqu'ici de l'emploi de barres déformées sont toutes deux essentiellement différentes de la présente in- vention,à cause des hautes tensions de l'acier et des hautes tensions de liaison en résultant qui interviennent.
En outre du fait que le ,bbut de cette invention consiste à rendre possible l'obtention d'une résistance finale accrue du b'éton précontraint' au moyen de la forte liaison autour du centre de plus grand moment de fle- xion et à éviter dans une mesure large ountotale la nécessité d'ancrages terminaux, la méthode d'obtention de la résistance , très élevée de liai- son désirable aux estrémités des éléments constitue une caractéristique spé- ciale de la présente invention.
Dans la méthode de fabrication d'un élément en béton précontraint conformé à l'invention, on utilise des barres précontraintes en acier à hau- te résistance, dont la surface présente des déformations ,qui compriment des saillies analogues à des nervures, et, dans le but de résister aux efforts de rupture dans le béton précontraint produits par des poussées radiales des déformations de la barre, lorsque celle-ci est soumise à une tension de précontrainte, une marmature annulaire est prévue dans la zone longitudinale de liaison de la barre à l'élément en béton à la partie termi- nale de l'élément entourant la barre (et chaque barre) individuellement et d'une étendue longitudinale correspondant à ladite partie terminale.
La forme préférée et la plus avantageuse de'l'armature annulaire est une hélice en fil métallique, quoiqu'une forme en spirale ou une com- binaison d'anneaux en fil métallique puisse être employée.Il faut remarquer que, quoique l'on ait utilisé des armatures rectangulaire et circulaire avec des barres d'armature unies, ceci n'est pas prévu pour résister à l'effort de rupture, parce que cet effort ne se produit d'une manière significative qu'avec desbarres pouvues de déformations présentant des surfaces déclives (il s'agit des faces latérales des nervures),lesquelles provoquent des efforts radiaux (c'est-à-dire de rupture).
De même, avec une armature en acier ordinaire, qui peut posséder des déformations,comme utilisé dans le béton armé ordinaire, les forces radiales dues à la liaison sont normalement trop petites pour rendre nécessaire la méthode conforme à la présente invention.Si les efforts de rupture étaient en réalité de grande amplitude,
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ce serait un sérieux inconvénient d'utiliser des barres déformées dans du béton armé ordinaire.Cependant, avec le béton précontraint une contrainte de l'acier à 7040 Kg par cm2 (100.000 livres par piuce carré) est habituelle et, en comparaison avec le béton armé ordinaire,
l'effort de rupture est jusque cinq fois aussi grand.Cet effort de rupture peut être calculé en multipliant la force dans la barre par le rapport de Poisson concernant le béton.L'hélice ou la spirale.ou les anneaux en fil métallique constituant 1' armature annulaire sont, conformément à l'invention,prévus de façon à assurer la totalité de la résistance désirée de la même manière qu'une chaudière est calculée pour résister à la tension annulaire.
Dans le dessin annexé:
Figures 1,2 et 3 représentent en élévation latérale et en coupe transversale trois formes de barres d'armature à surface déformée, qui peu- vent être avantageusement employées pour exécuter la présente invention ;
Figure 4 est une coupe schématique en élévation latérale d'un élément en béton montrant la précontrainte d'une barre donformément à la présente invention par la méthode de post-tension;
Figures 5a et 5b sont des coupes transversales de l'élément en béton représenté en Figure 4, à proximité de l'une et l'autre extrémité, montrant des méthodes différentes de placement d'une armature auxiliaire;
Figures 6 et 7 sont des coupes partielles en élévation latérale d'un élément en béton, dont une extrémité montre deux méthodes différentes d'augmentation de la résistance de la liaison de l'armature;
Figure 8 est une coupe partielle en élévation latérale du moyen d'ancrage provisoire pour la barre d'armature;
Figure 9 est une vue en élévation latérale d'une variante du moyen d'ancrage provisoire,et
Figure 10 est une vue en perspective d'un appareil destiné à précontraindre le béton par la méthode de prétension conformément à la présente invention.
En Figures 1,2 et 3 du dessin sont représentées différentes formes de barre déformée, lesquelles conviennent aux méthodes décrites ci-après aussi bien pour un travail de pré-tension que de post-tension. Dans cliaque forme des nervures transversales a réalisant la liaison mécanique entre la barre et le béton ou le lait de ciment qui %'entoure, et des nervures longitudinales b peuvent être prévues supplémentairement pour faciliter le laminage des barres.Si la barre reçoit une torsion pendant ou après lami- nage, voyez Figure 3,les nervures longitudinales b provoquent par leur défaut d'alignement axial une certaine liaison mécanique s'ajoutant à celle réalisée par lesnervures transversales a.
Dans la mise en oeuvre de l'invention conformément à un mode d' exécution exemplatif dans son application à la précontrainte du béton par la méthode de post-tension, une poutre ou tout autre élément en béton 1 comprend une ou plusieurs barres en acier à haute résistance 2, mises en place avant bétonnage de façon à être enrobées dans le béton à une extrémité 3.
Le restant de plus grande longueurde la barre ou de chaque barre 2 est libre ,tout en étant logée dans untube 4 en métal ou en tout autre matériau approprié empêchant la liaison avec le béton.Le tube 4 est intimement relié à la barre 2 à son extrémité intérieure 5 pour empêcher l'entrée de ciment, de béton ou d'eau à l'intérieur du tube et celui-ci peut en outre être pourvu d'un évent 6 voisin de l'extrémité 5.Dans le but d'amener le lait de ciment à l'intérieur 7 du tube 4, conformément à l'une des méthodes, un tube
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de remplissage 8 peut être prévu de préférence à une certaine distance de l' évent 6.
Dans le but d'empêcher le crevassement du béton quand de grands efforts de précontrainte sont appliqués à la barre 2, et en vue de dévelop- per toute la résistance-de liaison désirée aux extrémités,'de l'élément (par exemple la poutre 1) plutôt qu'en un point indéterminé quelconque entre ces extrémités, comme cela peut arriver dans la pratique actuelle connue, une armature annulaire 9 est prévue pour entourer le ou les bouts extrêmes de la barre 2 à une certaine distance radiale de celle-ci.L'armature annulaire
9 peut avoir et de préférence à la forme d'une hélice en fil métallique,com- me il est représenté, mais une spirale en fil de fer ou une série d'anneaux espacés en fil métallique peuvent être éventuellement employés.Pendant le bétonnage,
l'armature annulaire 9 peut être maintenue convenablement en place par des étriers en'fil métallique 10, voyez Figure 5a, ou par suspen- sion à une broche transversale 11 au moyen d'une pince ou d'une ligature
12, voyez Figure 5b.
Lorsque le béton a pris, une tension est appliquée à la barre 2 au moyen d'un vérin hydraulique 13 ou un appareil équivalent et la barre est maintenue sous tension par un ancrage provisoire 14 prenant appui contre la face terminale 15 del'élément 1.L'ancrage provisoire 14 peut être d'un type quelconque approprié et peut être indépendant de l'organe 'destiné à l'accou- plement de la barre 2 au verin 13, par exemple comme il est représenté en Fig.4, où un mandrin à coin 16 relie l'arbre du verin 17 à la barre 2.Even- tuellement, les moyens d'ancrage provisoires peuvent être conbinés avec des moyens permettant d'accoupler la barre 2 au verin ou tout autre dispositif de mise sous tension, comme décrit ci-après en référence à la Figure 6.
Après que la barre 2 a été précontrainte et que l'ancrage provi- soire 14 la maintient sous traction, l'espace annulaire 7 à l'intérieur du tube 4 et autour de la barre 2 est rempli d'un lait de ciment ou analogue au travers de la conduite de remplisage 8 ou à travers l'extrémité 18 du tu- be en utilisant des masques 19 convenablement ouverts montés autour de la barre extérieurement à la face extrême 15 de la poutre et à proximité de 1' organe provisoire d'ancrage 14 ou faisant corps avec celui-ci.
Lorsque le lait de ciment a pris, la tension est de nouveau appli- quée à la barre pour permettre le démontage de l'ancrage provisoire 14 et elle est ensuite lentement retirée de façon que le lait ou analogue introduit dans le tube 4 résiste à la tension totale, ou sensiblement totale, primiti- vement produite dans la barre, la très grande action d'armement et de liai;
!son de l'armature angulaire 9 permettant de maintenir la précontrainte aux deux extrémités de l'élément en béon sans nécessiter un ancrage terminal permanent quelconque
Néanmoins, il peut être désirable ou nécessaire de prévoir en certains cas une surfacq de portée plus grande sur le béton aux extrémités ou près des extrémités dé l'élément que celle réalisée par les nervures a portées par les barres.Dans ce but, voyez Figure 6, un collier 20 en métal ou tout autre matériau approprié est fixé à la barre 2 en contact étroit avec les déformations de la barrepar exemple en serrant le collier à chaud.Pour ajuster le collier 20, l'extrémité du tube 4 est évasée jusqu'à un diamètre assez grand comme en 21, la partie évasée étant entourée par 1''armature an- nulaire susdite 9.
Conformément à une variante de la éthode d'obtention d'une surfa- ce de portée supplémentaire, voyez Figure 7, deux coins semi-circulaires 22 en fonte ou autre matériau approprié sont profilés pour s'adapter à la déformation de la barre 2 et ils sont maintenus en place par un collier 23 placé de façon que les forces de traction dans la barré tendent à introduire
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les coins 22 à l'intérieur du collier en exerçant une action de serrage accrue .
Le moyen pour augmenter la surface de portée supplémentaire re- présentée en Figures 6 et 7 est mis en place avant que le bétonnage filait lieu.Ce moyen n'est cependant pas nécessaire pour permettre à la barre 2 de transmettre la force de liaison nécessaire excepté dans certains cas par exemple dans le cas de courts éléments en béton comprenant des barres de .diamètre relativement grand et aussi lorsqu'il existe une large variation dans la charge constamment renouvelée de l'élément.
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Dans le but de maintenir la barre sous tension, tandis que le lait de ciment est introduit dans le cas d'ouvrage en béton post-tendu et aussi de permettre un enlèvement facile du verin, on emploie le moyen pro- visoire d'ancrage susmentionné indiqué d'une manière générale en 14 sur la Figure 4-Le moyen provisoire d'ancrage peut être de tout type approprié capable de serrer convenablement la barre sous la tension appliquée et susceptible d'être placé contre la face de portée de l'élément en béton pour compenser l'allongement de la barre sous tension.En Figure 8;
cependant on a représenté une forme préférée d'ancrage comportant d'autres moyens pour attacher l'arbre du verin sans avoir recours au mandrin supplémentaire 16 représenté en Figure 4.La barre déformée 2 fait saillie au-delà de 1' extrémité du tube 4 enrobé dans l'élément de béton 1 et elle est saisie par une pluralité de coins 25 retenus par un manchon 26 représentant une sur- face interne conique 27 destinée à coopérer avec les coins 25.La surface cylindrique extérieure du manchon 26 est pourvue d'un filet 28 qui se visse dans le filet interne 29 prévu dans une douille 30 ppur permettre le règlage axial de ce dernier dans l'un et l'autre sens par rapport à la surface de portée 15 de l'élément en béton en vue de réaliser l'ancrage et de le supprimer.
Le manchon 26 présente en outre un court perçage cylindrique 31 à son extrémité éloignée du diamètre inférieur de la surface conique 27 ; ce perçage possède un filet 32 dans lequel peut se visser-l'extrémité de l'arbre (non représentée en Figure 8) d'un verin de façon à sa disposer coaxialement par rapport à la barre 2.
Lorsqu'un verin est accouplé au man- chon 26 grâce au filet 32,la force de traction peut être appliquée à la barre 2, qui s'allonge; comme le manchon 26 et les coins 27 sont écartés de la surface de portée 15 de l'élément,la douille 30 peut être visséellongi- tudinalement pour réaliser ou maintenir un contact de pqrtée avec la surface 15 et, à la fin de la contrainte, elle peut être énergiquement appliquée par vissage contre la surface 15,de façon que l'ancrage devient efficace et remplace le verin dans sa fonction de serrage.Dans le but de faciliter le vissage de la douille 30, celle-ci peut,être pourvue de perforations (non représentées) en vue de l'application d'un clef à er gots.
Conformément à une variante (non représentée) de l'ancrage pro- visoire représenté en Figure 8, le trou taraudé 31 du manchon 26 peut être supprimé et le manchon 26 modifié par le remplacement du trou 31 par une partie de diamètre réduit fileté extérieurement pour recevoir une extré- mité d'un manchon taraudé, dont l'autre extrémité peut être vissée sur l'arbre du verin pour servir d'accouplement entre l'arbre du verin et le manchon d'ancrage.
Conformément à une autre variante (non représentée) de l'an- crage provisoire représenté en Figure 8, la douille filetée 30 peut être remplacée par une bague ou un collier fileté de longueur axiale réduite, lequel coopère avec un collier lisse ou un organe profilé en U desyiné à presser l'ancrage contre la face de portée de l'élément en béton.
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Une variante des moyens d'ancrage provisoires est représentée en
Figure 9, où la barre déformée 2 fait saillbe au-delà de la face terminale
15 de l'élément en béton 1 à l'intérieur et au travers d'un bloc d'ancrage
33 grâce à des ouvertures percées dans ce dernier.Le bloc 33 est en outre percé d'uneouverture 35 de diamètre relativement grand s'étendant transver- salement à angle droit par rapport à l'axe des ouvertures 34 et destinée à recevoir une paire d'organes de serrage 36 de section transversale en forme de segment et présentant des faces en dents de scie 37 susceptibles d'être pressées pour la serrer sur la barre déformée 2,passant diamétralement par rapport à l'ouverture 35 entre ces organes.Dans le but de raccorder le bloc 33 à un verin ou autre dispositif de mise sous tension,
des broches
38 (dont une seule est visible en Fig. 9) sont introduites dans le bloc de part et d'autre de l'axe de traction, et il est possible d'y relier un é- trier de fixation (non représenté) pour le verin ou un organe équivalent En combinaison avec l'organe d'ancrage comprenant le bloc 33 et l'organe de serrage 36, une pièce règlable 38' destinée à transmettre la popssée est interposée entre la face 39 du bloc 33 et la face de portée 25 de 1' élément.La pièce de poussée 38' peut, comme il est représenté, consister en un élément 40 en forme de U, dans lequel sont .vissés des boulons à tête 41 prenant appui contre la face 39 du bloc 33 pour permettre des règlages, lorsque la barre s'allonge sous tension.
Dans l'exécution de l'invention conformément à une autre variante par exemple dans son application à la prépontrainte de béton par la méthode de pré-tension,les principes exposés dans la description antérieure sont applicables avec des modifications dépendant des différences ehtre les techniques de la pré-tension et de la post-tension.
Lorsque des moules sont naturellement suffisamment résistants pour supporter la ou les barres de précontrainte allongées sous tension et que le béton est mis en place et durcit, on peut adopter les méthodes conformes à la description qi-dessus,exception faite de ce qu'aucun conduit ou tube pour le lait de ciment n'est nécessaire du fait que les barres sont reliées di- rectement au béton de l'élément.Les moyens d'ancrage peuvent être les mêmes à part de la poussée sera appliquée contre la face terminale du moule, c'est-à-dire que la douille filetée 30 de Figure 8, ou l'élément 38' en forme de U de Figure 9 prendra appui contre le moule.De même, les moyens représen- tés en Figures 6 et 7 augmenter la surface de portée entre la barre déformée et le béton environpant peuvent être utilisés,
à part qu'aucune conduite ou tuyauterie n'est nécessaire.Pour les raisons précédemment décrites,on incor- pore en outre des armatures annulaires en fil de fer, représentées en 9 en Figures 4 à 7.
En vue de la pré-tension du béton, conformément à la présente in- vention,par la méthode habituellement désignée par l'expression "longue linë" on peut employer avantageusement l'appareil représenté en Fig.10.Un bâti allongé 50 présente un about vertical fixe 51 à chaque extrémité,l'ensemble étant suffisamment solide pour résister à la tension totale imposée sur tou- tes les barres soumises simultanément à tension.
Des moules 52 de la section et de la longueur désirées sont placés sur le bâti 50 entre les abouts 51 conformément à la pratique normale, et des barres d'armature 2, à haute ré- sistance et à surface déformée ,y sont introduites, en traversant le ou les moules 2 et elles sont ancrées à une extrémité à l'about voisin 51.A leur autre extrémité, les barres 2 sont accouplées individuellement à des barres de traction 55, qui traversent librement l'about frontal 51 et sont fixées par des écrou 57 à une plaque de poussée 56.Des verins 58 sont placés en- tre l'about frontal 51 et la plaque de poussée 56 pour déplacer celle-ci vers l'extérieur en vue de conner la tensiop et l'extension désirées aux bar- res 2 par l'intermédiaire des barres de traotion 55.
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Pour éviter toute perte de longueur des barres d'armature 2,les barres de traction 55 se prolongent jusqu'au voisinage des extrémités des moules 52, c'est-à-dire jusqu'à une ou jusqu'au deux extrémités du moule ou de la ligne de moules, et elles sont accouplées aux barres 2 grâce à des mandrins à coin 59 ou analogues,par exemple comme il est représenté en Figures 8 ou 9.Dans le cas du mandrin à coin représenté en Fig.8,les barres de traction 55 peuvent se terminer par un organe fileté (non représenté) capable de s'engager soit dans le trou taraudé 31 ou sur la surface file- tée extérieurement 28 du manchon 26 (du fait de ce dernier mode de fixation.
la douille extérieure 30 n'est pas nécessaire).Dans le cas du moyen d'an- crage représenté en Figure 9, l'élément 38 en forme de U et les boulons 41 ne sont pas non plus nécessaires et les barres de traction 55 se terminent par un organe capable de se raccorder aux broches 38 traversant le bloc 33.
Comme il a été précédemment décrit avec référence à la méthode de post-tension et à la Figure 4, lors de l'assemblage des moules 52 et du placement des barres 2 au travers de ceux-ci,des armatures annulaires , telles que 9 en Figures 4 à 7, sont prévues autour des barres 2 à proximi- té de chaque extrémité de chaque moule dans le but précédemment exposé.
REVENDICATIONS.
1. Méthode de fabrication d'un élément en béton précontraint comprenant l'emploi de, barres précontraintes de haute résistance dont la surface déformée présente des saillies analogues à des nervures,prévoyant " dans la zone longitudinale de liaison d'une barre à l'élément en béton à la partie extrême de celui-ci, une armature annulaire enrobée dans l'élément en béton et encerclant séparément la barre ou chaque barre à proximité de ladite partie extrême.
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The invention relates to prestressed concrete and more particularly to the means of prestressing the concrete according to one or the other method of pre-tensioning or post-tensioning using deformed steel bars. high strength, that is to say bars whose surfaces have protrusions, ribs, ridges or the like intended to increase the bond.
The use of deformed bars of mild steel and of steel ex medium carbon content is known for reinforcing concrete and it is also known to prestress concrete by means of round bars the end of which is threaded or has other means of anchoring.When using deformed bars for a normal reinforced concrete structure, when using bars with deformations of chosen shape and dimensions, such as corresponding to specification ASTM 305, it is Known to safely use working tensions of 1408 Kg.per om2 (2000 pounds per square inch) for mild steel and for some types of cold worked mild steel to use a tensile tension of about double.
However, in the prestressing of concrete, which is the subject of the present invention, a working tension of 7040 Kg.per cm2 (100,000 pounds per square inch) is possible due to the method of carrying out the anchoring and the The procedure according to the present invention, which will now be described. It will be apparent from the following description that the known practice of normal reinforced concrete or the hitherto known method of using deformed bars are both essentially different. of the present invention, because of the high stresses in the steel and the resulting high bond stresses involved.
Further to the fact that the aim of this invention is to make it possible to obtain an increased final strength of the prestressed concrete by means of the strong bond around the center of the greatest bending moment and to avoid To a large extent the need for terminal anchors, the method of obtaining the very high strength of the desirable bond to the stiffnesses of the members is a special feature of the present invention.
In the method of manufacturing a prestressed concrete member according to the invention, prestressed bars of high strength steel, the surface of which has deformations, compress rib-like projections, and, in the aim of resisting the breaking forces in the prestressed concrete produced by radial thrusts of the deformations of the bar, when the latter is subjected to a prestressing tension, an annular marmature is provided in the longitudinal zone of the bar connection to the concrete element at the end part of the element surrounding the bar (and each bar) individually and of a longitudinal extent corresponding to said end part.
The preferred and most advantageous form of the ring armature is a wire helix, although a spiral shape or a combination of wire rings may be employed. It should be noted that although one used rectangular and circular reinforcing bars with plain reinforcing bars, this is not intended to withstand the breaking force, because this force only occurs in a significant way with bars capable of deformations presenting sloping surfaces (these are the lateral faces of the ribs), which cause radial forces (ie rupture).
Likewise, with ordinary steel reinforcement, which may have deformations, as used in ordinary reinforced concrete, the radial forces due to the bond are normally too small to necessitate the method according to the present invention. rupture were in fact of great amplitude,
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it would be a serious disadvantage to use deformed bars in ordinary reinforced concrete.However, with prestressed concrete a stress of the steel at 7040 Kg per cm2 (100,000 pounds per square piece) is usual and, in comparison with concrete ordinary armed,
the breaking force is up to five times as great. This breaking force can be calculated by multiplying the force in the bar by the Poisson ratio for the concrete. The helix or spiral. or the wire rings constituting 1 The annular reinforcements are, in accordance with the invention, provided so as to provide all of the desired resistance in the same way that a boiler is calculated to resist annular stress.
In the attached drawing:
Figures 1, 2 and 3 show in side elevation and in cross section three forms of rebar with deformed surface which can be advantageously employed in carrying out the present invention;
Figure 4 is a schematic side elevational section of a concrete element showing the prestressing of a bar according to the present invention by the post-tensioning method;
Figures 5a and 5b are cross sections of the concrete member shown in Figure 4, near either end, showing different methods of placing auxiliary reinforcement;
Figures 6 and 7 are partial side elevational sections of a concrete member, one end of which shows two different methods of increasing the strength of the reinforcement bond;
Figure 8 is a partial sectional side elevation of the temporary anchoring means for the rebar;
Figure 9 is a side elevational view of a variant of the temporary anchoring means, and
Figure 10 is a perspective view of an apparatus for prestressing concrete by the pretensioning method in accordance with the present invention.
In Figures 1, 2 and 3 of the drawing are shown various shapes of deformed bar, which are suitable for the methods described below for both pre-tension and post-tension work. In this form transverse ribs a providing the mechanical connection between the bar and the surrounding concrete or cement slurry, and longitudinal ribs b may be provided additionally to facilitate the rolling of the bars. If the bar receives a torsion during or after rolling, see Figure 3, the longitudinal ribs b cause by their axial misalignment a certain mechanical connection in addition to that produced by the transverse ribs a.
In the implementation of the invention in accordance with an exemplary embodiment in its application to the prestressing of concrete by the post-tensioning method, a beam or any other concrete element 1 comprises one or more steel bars to high strength 2, placed before concreting so as to be embedded in concrete at one end 3.
The remaining longer length of the bar or of each bar 2 is free, while being housed in a tube 4 made of metal or any other suitable material preventing the bond with the concrete. The tube 4 is intimately connected to the bar 2 at its inner end 5 to prevent the entry of cement, concrete or water into the interior of the tube and the latter may further be provided with a vent 6 adjacent to the end 5 in order to bring the cement milk inside 7 of the tube 4, according to one of the methods, a tube
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filling 8 may preferably be provided at a certain distance from the vent 6.
In order to prevent cracking of the concrete when great prestressing forces are applied to the bar 2, and in order to develop all the desired bond strength at the ends, 'of the element (for example the beam 1) rather than at any unspecified point between these ends, as can happen in current known practice, an annular reinforcement 9 is provided to surround the end or ends of the bar 2 at a certain radial distance therefrom The annular reinforcement
9 may and preferably be in the form of a wire helix, as shown, but a wire spiral or series of spaced wire rings may optionally be employed. During concreting,
the annular frame 9 can be properly held in place by wire clamps 10, see Figure 5a, or by hanging from a transverse pin 11 by means of pliers or ligature
12, see Figure 5b.
When the concrete has set, tension is applied to the bar 2 by means of a hydraulic jack 13 or an equivalent device and the bar is kept under tension by a temporary anchor 14 bearing against the end face 15 of the element 1. The provisional anchor 14 may be of any suitable type and may be independent of the member intended for coupling the bar 2 to the cylinder 13, for example as shown in Fig. 4, where a wedge mandrel 16 connects the shaft of the cylinder 17 to the bar 2. Optionally, the temporary anchoring means can be combined with means making it possible to couple the bar 2 to the cylinder or any other tensioning device, as described below with reference to Figure 6.
After the bar 2 has been prestressed and the provisional anchor 14 keeps it under tension, the annular space 7 inside the tube 4 and around the bar 2 is filled with a cement milk or the like. through the filling line 8 or through the end 18 of the tube using suitably open masks 19 mounted around the bar externally to the end face 15 of the beam and close to the provisional member. anchor 14 or integral with it.
When the cement milk has set, tension is again applied to the bar to allow disassembly of the temporary anchor 14 and is then slowly withdrawn so that the milk or the like introduced into the tube 4 resists the pressure. total, or appreciably total tension, originally produced in the bar, the very great cocking and bonding action;
sound of the angular reinforcement 9 making it possible to maintain the prestressing at the two ends of the beon element without requiring any permanent terminal anchoring
However, in some cases it may be desirable or necessary to provide a greater span on the concrete at or near the ends of the member than that provided by the ribs a carried by the bars. For this purpose, see Figure 6, a collar 20 of metal or other suitable material is attached to the bar 2 in close contact with the deformations of the bar, for example by hot-tightening the collar. To adjust the collar 20, the end of the tube 4 is flared until 'to a diameter large enough as at 21, the flared part being surrounded by the aforementioned annular frame 9.
According to a variant of the method of obtaining an additional bearing surface, see Figure 7, two semicircular wedges 22 of cast iron or other suitable material are profiled to accommodate the deformation of the bar 2 and they are held in place by a collar 23 placed so that the tensile forces in the bar tend to introduce
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the wedges 22 inside the collar by exerting an increased tightening action.
The means for increasing the additional bearing surface shown in Figures 6 and 7 is put in place before the concreting takes place; however, this means is not necessary to allow the bar 2 to transmit the necessary binding force except in some cases for example in the case of short concrete elements comprising bars of relatively large diameter and also when there is a wide variation in the constantly renewed load of the element.
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In order to keep the bar under tension, while the cement milk is introduced in the case of post-tensioned concrete work and also to allow easy removal of the jack, the aforementioned provisional anchoring means is used. indicated generally at 14 in Figure 4-The provisional anchoring means may be of any suitable type capable of properly tightening the bar under the applied tension and capable of being placed against the bearing face of the element in concrete to compensate for the elongation of the bar under tension. In Figure 8;
however there is shown a preferred form of anchoring comprising other means for attaching the cylinder shaft without resorting to the additional mandrel 16 shown in FIG. 4 The deformed bar 2 protrudes beyond the end of the tube 4 embedded in the concrete element 1 and is gripped by a plurality of wedges 25 retained by a sleeve 26 representing a conical internal surface 27 intended to cooperate with the wedges 25. The outer cylindrical surface of the sleeve 26 is provided with a thread 28 which screws into the internal thread 29 provided in a sleeve 30 to allow the latter to be axially adjusted in either direction with respect to the bearing surface 15 of the concrete element with a view to perform the anchoring and remove it.
The sleeve 26 further has a short cylindrical bore 31 at its end remote from the smaller diameter of the conical surface 27; this bore has a thread 32 into which can be screwed the end of the shaft (not shown in Figure 8) of a jack so as to place it coaxially with respect to the bar 2.
When a jack is coupled to the sleeve 26 by means of the net 32, the tensile force can be applied to the bar 2, which lengthens; since the sleeve 26 and the wedges 27 are spaced from the seating surface 15 of the element, the socket 30 may be screwed lengthwise to make or maintain a stitching contact with the surface 15 and, at the end of the stress, it can be vigorously applied by screwing against the surface 15, so that the anchoring becomes effective and replaces the cylinder in its tightening function.In order to facilitate the screwing of the sleeve 30, the latter can be provided with perforations (not shown) for the application of a key to er gots.
According to a variant (not shown) of the provisional anchoring shown in Figure 8, the threaded hole 31 of the sleeve 26 can be omitted and the sleeve 26 modified by replacing the hole 31 by a portion of reduced diameter externally threaded for receive one end of a threaded sleeve, the other end of which can be screwed onto the cylinder shaft to serve as a coupling between the cylinder shaft and the anchor sleeve.
According to another variant (not shown) of the temporary anchor shown in Figure 8, the threaded sleeve 30 can be replaced by a ring or a threaded collar of reduced axial length, which cooperates with a smooth collar or a profiled member. U-shaped designed to press the anchor against the bearing face of the concrete element.
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A variant of the provisional anchoring means is shown in
Figure 9, where the deformed bar 2 protrudes beyond the end face
15 of concrete element 1 inside and through an anchor block
33 by means of openings drilled therein. The block 33 is further pierced with an opening 35 of relatively large diameter extending transversely at right angles to the axis of the openings 34 and intended to receive a pair of apertures 34. 'clamping members 36 of segment-shaped cross section and having sawtooth faces 37 capable of being pressed to clamp it on the deformed bar 2, passing diametrically with respect to the opening 35 between these members. purpose of connecting the block 33 to a jack or other powering device,
some pins
38 (only one of which is visible in Fig. 9) are inserted into the block on either side of the traction axis, and it is possible to connect a fixing bracket (not shown) for the jack or equivalent member In combination with the anchoring member comprising the block 33 and the clamping member 36, an adjustable part 38 'intended to transmit the popssée is interposed between the face 39 of the block 33 and the bearing face 25 of the element. The pusher 38 'may, as shown, consist of a U-shaped element 40, into which are screwed head bolts 41 bearing against the face 39 of the block 33 to allow settings, when the bar extends under tension.
In carrying out the invention in accordance with another variant, for example in its application to the prepressing of concrete by the pre-tensioning method, the principles set out in the previous description are applicable with modifications depending on the differences between the techniques of construction. pre-tension and post-tension.
When the molds are naturally strong enough to support the elongated prestressing bar (s) under tension and the concrete is placed and hardens, the methods as described above can be adopted, except that no conduit or tube for the cement milk is necessary because the bars are connected directly to the concrete of the element. The anchoring means can be the same except for the thrust will be applied against the end face of the mold , that is, the threaded sleeve 30 of Figure 8, or the U-shaped element 38 'of Figure 9 will rest against the mold. Similarly, the means shown in Figures 6 and 7 increase the bearing surface between the deformed bar and the surrounding concrete can be used,
except that no pipe or piping is necessary. For the reasons previously described, annular wire reinforcements are also incorporated, shown at 9 in Figures 4 to 7.
With a view to pre-tensioning the concrete, in accordance with the present invention, by the method usually designated by the expression "long line", the apparatus shown in FIG. 10 can advantageously be employed. An elongated frame 50 has a fixed vertical end 51 at each end, the assembly being strong enough to withstand the total tension imposed on all the bars simultaneously subjected to tension.
Molds 52 of the desired section and length are placed on the frame 50 between the ends 51 in accordance with normal practice, and reinforcing bars 2 of high strength and deformed surface are introduced therein. passing through the mold (s) 2 and they are anchored at one end to the neighboring end piece 51. At their other end, the bars 2 are individually coupled to traction bars 55, which freely pass through the front end piece 51 and are fixed by nuts 57 to a thrust plate 56. Cylinders 58 are placed between the front end 51 and the thrust plate 56 to move the latter outward to connect the desired tension and extension to the thrust plate. bars 2 via traotion bars 55.
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To avoid any loss of length of the reinforcing bars 2, the tension bars 55 extend to the vicinity of the ends of the molds 52, that is to say to one or to both ends of the mold or of the line of molds, and they are coupled to the bars 2 by means of wedge mandrels 59 or the like, for example as shown in Figures 8 or 9. In the case of the wedge mandrel shown in Fig. 8, the bars traction 55 may end with a threaded member (not shown) capable of engaging either in the threaded hole 31 or on the externally threaded surface 28 of the sleeve 26 (due to the latter method of attachment.
the outer sleeve 30 is not necessary). In the case of the anchoring means shown in Figure 9, the U-shaped element 38 and the bolts 41 are also not necessary and the drawbars 55 terminate in a member capable of connecting to pins 38 passing through block 33.
As previously described with reference to the post-tensioning method and to Figure 4, when assembling the molds 52 and placing the bars 2 through them, annular reinforcements, such as 9 in Figures 4 to 7 are provided around the bars 2 near each end of each mold for the purpose previously explained.
CLAIMS.
1. Method of manufacturing a prestressed concrete element comprising the use of high-strength prestressed bars, the deformed surface of which has rib-like protrusions, providing "in the longitudinal zone of connection of a bar to the concrete element at the end part thereof, an annular reinforcement embedded in the concrete element and separately encircling the bar or each bar near said end part.