CA1251319A - Dispositif d'ancrage a element articule ayant une forme coudee - Google Patents
Dispositif d'ancrage a element articule ayant une forme coudeeInfo
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- E02D5/80—Ground anchors
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Abstract
PRECIS DE LA DIVULGATION
L'invention concerne un dispositif d'ancrage à haute performance pour tout sol et facile à mettre en oeuvre par des procédés connus de battage ou de propulsion. Il comprend un corps principal rigide ayant au moins une extrémité d'attaque du sol au moins un élément articulé
relié de façon pivotante audit corps principal au moins une ligne d'ancrage reliée audit corps principal par une liaison souple. Il comprend en outre, la combinaison suivante :
a) une forme coudée dudit élément articule et b) une localisation du centre de gravité entre le point d'attache de la ligne d'ancrage et l'articulation dudit élément articulé, ladite articulation et ledit point d'attache étant situés de part et d'autre du plan d'enfoncement (.DELTA.).
L'invention concerne un dispositif d'ancrage à haute performance pour tout sol et facile à mettre en oeuvre par des procédés connus de battage ou de propulsion. Il comprend un corps principal rigide ayant au moins une extrémité d'attaque du sol au moins un élément articulé
relié de façon pivotante audit corps principal au moins une ligne d'ancrage reliée audit corps principal par une liaison souple. Il comprend en outre, la combinaison suivante :
a) une forme coudée dudit élément articule et b) une localisation du centre de gravité entre le point d'attache de la ligne d'ancrage et l'articulation dudit élément articulé, ladite articulation et ledit point d'attache étant situés de part et d'autre du plan d'enfoncement (.DELTA.).
Description
3~L9 La presente invention concerne un nouveau dispositif d'ancrage à
element articule ayant une forme coudee pour tout sol, facile a mettre en oeuvre par des procedes connus de mise en place (battage, vibrofonçage, propulsion, lançage et succion dans le cas des sols meubles...).
Cette technique est applicable aussi bien pour l'ancrage a terre que pour realiser des points d'ancrage fixes dans l'eau, en particulier dans des installations portuaires ~ports de plaisance, pontons d'amarrage...).
Le brevet FR 2,424,~46 definit un systeme d'ancrage avec rotation libre du point d'attache, ce dernier etant situe en avant du centre de gravite par rapport a l'extremite d'attaque du sol, mais la mise en place du système s'effectue par traction sur le câble.
Le brevet US 3.282.002 presente un dispositif d'ancrage avec rotation libre du point d'attache ~muni d'une plaque plane susceptible de basculer, le debattement angulaire de cette plaque etant limite par une butee. Mais cette plaque ne pivote pas d'elle-même, il lui faut l'aide d'un ressort, voire d'un explosif, pour qu'elle bloque l'ancragd.
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ej~ 3 ~
Le brevet US. 3.88~.057 definit un dispositif ou l'on doit exercer une traction sur l'oeil d'une piece libre mobile situee au milieu de la plaque d'ancrage de facon qu'un ergot perpendiculaire a la plaque et situe dans la partie avant proche de l'extremite d'attaque du sol, puisse se dresser et faire ensuite basculer la plaque d'ancrage. Dans ces conditions et particulierement dans les sols durs, le couple sur la partie mobile peut être trop petit pour que le dispositif puisse s'ouvrir et la plaque derapera en arriere sans basculer.
Les brevets GB A-2.0~39.862 et FR-A-2.470.823, FR-A-1.453.190 et US-A-1.982.963 illustrent aussi l'art antérieur.
Le probleme a resoudre est donc le suivant :
I1 s'agit de realiser des points d'ancrage de haute tenue à terre et en mer pouvant supporter avec fiabilite une force de traction hori~ontale, inclinee vers le haut et même verticale vers le haut, de la tonne a la centaine de tonnes. Tout en etant susceptible d'être positionne de maniere precise, le systeme d'ancrage doit être acceptable pour tous les types de sols (argiles, sables, sols rocheux par exemple).
Les pieux d'ancrage ou d'une maniere generale les groupes de pieux d'ancrage resolvent en general un tel probleme, mais ils presentent l'inconvenient de s'arracher lorsque la force verticale appliquee est trop grande.
~ertaines ancres speciales basees sur le principe du pivotement dû a l'excentrement de la traction du câble sur la plaque offre une tres mauvaise fiabilite car la probabilite d'un fonctionnement correct est trop faible.
L'invention consiste en un nouveau systeme d'ancrage perrnettant de resoudre le probleme pose.
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~25~L3~L~
~- 3 -Elle concerne un dispositif d'ancrage comprenant un élément d'ancrage adapté à pénétrer dans le sol sous l'action de forces d'enfoncement, notamment de percussion, cet élément d'ancrage comportant au moins un corps principal rigide ayant au moins une extrémité d'attaque du sol, lesdites forces d'enfoncement s'exercant sensiblement suivant un plan d'enfoncement passant par ladite extrémité d'attaque du sol et un axe de battage ou de propulsion lié au corps principal, au moins un élément articulé relié de facon pivotante audit corps principal et ayant un débattement angulaire limité, au moins une ligne d'ancrage reliée audit corps principal par une liaison souple en au moins un point d'attache situé entre ladite extrémité d'attaque et le centre de gravité de la surface poxtante du corps principal, ledit point d'attache étant en avant du centre de gravité, ledit plan d'enfoncement passant par ledit centre de gravité, caractérisé par la combinaison suivante:
a) une forme coudée dudit élément articulé, b) une localisation dudit contre de gravité entre ledit point d'attache de la ligne d'ancrage et l'articulation dudit élément articulé, et c) un excentrement par rapport au plan d'enfoncement (~ ) d'une part dudit point d'attache qui est fi~e et d'autre part de ladite articulation, celle-ci étant située suivant un axe perpendiculaire audit axe de battage ou de propulsion dans la partie opposée à l'extrémité d'attaque du sol, de telle façon que l'application d'une traction sur la ligne d'ancrage amorce le basculement de l'élément arcitulé et le pivotement de l'élément d'ancrage.
Les forces notamment de percussion communiquent à l'élément :' , ~, ~2S~
- 3a -d'ancrage une énergie dite de battage.
~ lor~ r ~r ~ c~
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5~L3~
presenter une concavite tournee du côte oppose a ladite extremite d'attaque La combinaison enoncee est susceptible de fournir lors de la traction T exercée par la ligne d'ancrage la meilleure position de blocage au dispositif d'ancrage. Elle est adaptee a le faire déplacer dans le sol lorsqu'il subit ces efforts et 3 l'orienter pour presenter un maitre couple optimal en vue de mobiliser la butee maximale des terres.
Par maitre-couple, on en~end le contour des sections transversales a l'axe du mouvement, de l'element d'ancrage.
Par liaison souple5 on entend ici une liaison n'introduisant sensiblement aucun moment de rotation au point d'attache sur la plaque, telle qu'une liaison par fil, chaine, rotule ou par une tige filetee articulee.
L'enfouissement dans le sol est effectue par des forces d'enfoncement FE mises en jeu grace 3a des techniques par exemple de battage, de vibrofonçage, propulsion, lançage, voire succion dans le cas des sols meubles, toutes connues de l'homme de l'art. Le choix sera fonction de la nature du sol.
Le debattement angulaire de l'element articule coude pourra être compris de 30 3 60 et de preference voisin de 45 par rapport au plan dlenfoncement ( ~).
Des exemples de realisation préférentiels de l'invention sont illustrés à titre d'exemples par les dessins et schemas annexes ci-dessous où :
- les figures 1 et lA representent schematiquement un premier type d'element d'ancrage selon l'invention, vu de dessus et de côte respectivement, - les figures 2, 3, 4, 5, 6 et 7 illustrent la sequence de mise en ~ .
- - . . : ~:
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13~3 place et blocage du dispositif selon l'invention dans différents sols, - les figures 8 et 9 montrent un autre mode de realisation du dispositif selon l'invention et, - la figure 10 presente un autre mode de realisation de l'element articule.
Selon la figure 1, le dispositif d'ancrage, pour resister à une force de traction T à tous les angles de hauteur (horizontale, inclinee et verticale vers le haut) met en oeuvre au moins un element d'ancrage designe dans son ensemble par la reference 1, que l'on enfonce generalement dans le sol suivant la verticale par l'une de ses extremites constituant son extremité dlattaque du sol 2. Une ligne d'ancrage 3 constituee notamment par un fil, une chaine~ou une tige filetee articulee, destinee à transmettre la force de traction T à
supporter, par l'intermediaire d'un axe de traction 11, est attachee audit element en au moins un point par une liaison souple 5 telle que, par exemple, une rotule n'introduisant sensiblement aucun moment de flexion ou de torsion, audit point d'attache sur l'axe de traction 11.
La position de ce dernier sur l'element d'ancrage est choisie telle que le point d'application de la force de traction audit element soit situe en avant du barycentre, ou centre de gravite G, de la surface portante enfouie dans le sol, ou maitre-couple dudit element d'ancrage, vers ladite extremite d'attaque 2. L'element d'ancrage est caracterise par un corps principal comportant une partie dorsale rigide 6, sur laquelle s'appuie une semelle 4 munie de deflecteurs 15 sur la face interne. Cette partie dorsale rigide supporte et transmet l'energie de battage jusqu'a l'extremite d'attaque 2.
Elle est transmise tout d'abord sur l'enclume 7 qui repose sur la partie rigide 6 et qui est surmontee d'un teton de guidage 8 destine a , , ._ .
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S~31~t recevoir l'element de battage, ce teton ayant une longueur h de 2 a 6 fois sa dimension transversale d. Il est preferable d'avoir un teton mâle pour eviter tout risque de coincement de l'element de battage resultant d'un phenomene de matage lors du choc sur l'enclume. Ce teton peut avoir n'importe quelle forme (carree, rectangulaire, ronde, ovale ou losange par exemple).
Dans sa partie opposee a l'extremite d'attaque du sol 2, l'element d'ancrage est equipee d'un element articule coude 9 muni de raidisseurs 18 dans sa partie interne en regard du teton 8, qui pivote sur un axe perpendiculaire 10 a l'axe de l'element d'ancrage suivant le plan d'enfoncement ~ jusqu'a une position maximale fixee par une butee 17 definissant un debattement angulaire ~ de 30 a 60 par rapport a l'axe de l'element d'ancrage qui se trouve dans le plan d'enfoncement ~ et qui passe par le teton 8. L'element articule 9 presente une partie plane sur la partie du coude la plus eloignee de ladite articulation 10. Selon un autre mode de realisation illustre par la figure 10, la partie de l'element articule 9 la plus eloignee dudit axe d'articulation 10 a une forme cintree dont le rayon de courbure r est au moins egal a la distance separant ledit axe d'articulation 10 de l'extremite d'attaque du sol 2.
La longueur de cet element articule qui separe l'articulation 10 de l'extremite libre 9a dudit element est comprise entre la moitie et le dixieme de la longueur totale de l'element d'ancrage et l'on a note des resultats particulierement interessants avec une valeur sensiblement egale au tiers de la longueur totale de l'élement d'ancrage.
L'element articule est tel que le coude en position verticale aumoment de l'enfoncement, c'est-a-dire aligne suivant la semelle 4 est dans l'ombre du maitre-couple du dispositif, c'est-a-dire du contour des sections transversales a l'axe du mouvement dudit element d'ancrage. ~-' . ' ' ~, ~2S~3~.9 La distance de l'ex~remite d'attaque du sol 2 a l'axe de traction 11 constituant le point d'attache de la ligne d'ancrage 3 est comprise entre le quart et la moitie de la longueur totale de l'element d'ancrage. De bonnes performances ont ete obtenues lorsque la distance S etait de preference egale au tiers.
Le rapport de la longueur de l'element d'ancrage defini suivant le plan d'enfoncement ( ~ ) a la largeur dudit element est compris entre 1/3 et 10 et de preference entre 1 et 5.
On a note que la distance de l'extremite d'attaque du sol 2 a l'axe de traction 11 ou point d'attache est comprise entre le quart et la moitie de la longueur totale de l'element d'ancrage et de preference egal au tiers.
De bons resultats ont ete enregistres lorsque la longueur de l'element articule 9 prise de l'articulation 10 jusqu'a son extremite libre 9a, la distance separant l'articulation 10 dudit element au point d'attache 11 de la ligne d'ancrage 3 et la distance separant ledit point d'attache 11 a l'extremite d'attaque du sol 2 de l'element d'ancrage 1 sont chacune sensiblement egales au tiers de la longueur totale de l'element d'ancrage 1.
L'extremite d'attaque du sol peut presenter une forme dissymetrique par rapport au plan d'enfoncement (Fig. lA). Elle peut egalement presenter une forme symetrique par rapport au même plan d'enfoncement (Fig. 9).
E11e doit par ailleurs être symetrique par rapport a un plan perpendiculaire au plan d'enfoncement passant par l'axe de battage sa fcrme peut alors être par exemple pointue, droite (Fig. 8), voire trapezoidale telle que celle montree sur la figure 1.
L'extremi-e d attaque du sol est prolongee par une voilure 16, pouvant ~513~L9 être par exemple en acier ou en matiere plastique, qui met "dans l'ombre" les elements sensibles du dispositif notamment l'element articule coude, la ligne d'ancrage et la liaison souple. Cette voilure deborde sur la semelle ~ afin de bien guider le deplacement de l'element d'ancrage.
Le dispositif d'ancrage selon l'invention est mis en oeuvre par la combinaison des etapes suivantes :
0 a) avant d'enfoncer l'element d'ancrage 1, on attache audit element la ligne d'ancrage 3 dont le diamètre est choisi inferieur à la dimension dudit element en section par un plan perpendiculaire à la direction d'application de la force d'enfoncement, et on applique le long de l'element, du côte oppose à son extremite d'attaque, la portion de cette ligne d'ancrage voisine du point d'attache, de manière à le faire penetrer dans le sol en même temps que l'element, b) l'element d'ancrage est conçu de facon telle que le maître-couple soit le plus faible possible pour profiter au mieux de l'energie de battage. Il est preferable qu'il soit positionne en avant de tous les organes articulables (câble 3 et element articule 9) de sorte qu'ils soient proteges au cours du battage puisqu'ils sont dans "l'ombre" de ce maitre-couple.
c) après avoir enfonce ledit element à la profondeur desiree, une traction sur la ligne d'ancrage 3 en surface, sous n'importe quelle hauteur vers le haut induit une composante verticale vers le haut qui fait immediatement et spontanement basculer l'element articule 9 et pivoter l'element d'ancrage 1.
Trois caracteristiques inherentes du dispositif selon l'invention permettent de declencher ce mecanisme de basculement lorsque ces caracteristiques sont utilisees en combinaison :
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1'~513~
- l'element articulé 9 presente une forme coudee, la concavite du coude est tournee du côte opposé à ladite extremite d'attaque 2.
L'extremite 12 de l'element articule 9 présente a son extrémite libre 9a un chanfrein dont le tranchant est dirige vers l'exterieur.
- les axes de traction 11 et de pivotement 10 de l'element articule 9 sont excentrés (Fig. 2) par rapport au plan d'enfoncement ~ passant par le centre de gravite G de l'element d'ancrage. Cet excentrement favorise l'amorce du basculement de l'element d'ancrage par rapport à un axe horizontal.
- la position du centre de gravite entre le point d'attache sur l'axe de traction 11 et l'axe de pivotement 10 favorise le couple moteur dû à la traction sur la ligne d'ancrage 3 et a la pression des terres P sur l'element articule 9. La figure 3 schematise l'amorce du pivotement de la partie basculante.
Le basculement s'arrête (Fig. 4) lorsque la resultante barycentrique R des pressions des terres en butee sur le maître-couple de l'element d'ancrage s'aligne avec la traction T sur le cable. Dans ce cas, T est inferieur a R.
Si l'element d'ancrage a ete mis en place a une profondeur superieure à la profondeur critique (2 à 4 fois la plus grande dimension de l'element d'ancrage), le mecanisme de butee des terres en souterrain est parfaitement stable en ce sens qu'il y a ecoulement de matière de sol, du côte comprime MC vers le cote decomprime MD. Dans une telle situation, la resistance statique d'ancrage ou tenue d'ancrage permanente F~ est parfaitement stable (Fig. 5).
Dans le cas d'un sol sature (au fond de la mer) (Fig. 6), une traction rapide par rapport à l'ecoulement de l'eau interstitielle dans les pores provoque un effet de succion FD qui s'ajoute a la resistance statique F~ precedemment citee pour resister aux efforts dynamiques sur la ligne d'ancrage.
~;25~3~3 Cette force FD s'écrit :
D (Pl P2) S
S etant l'aire de l'element d'ancrage, Pl et P2 etant les pressions de l'eau interstitielle à l'avant et à l'arrière de l'element d'ancrage, S son aire.
A faible profondeur d'enfouissement (Fig. 7), la resistance d'ancrage est limitee par la force d'entrainement F d'un volume de sol ayant la forme approximative d'un cône inversé incline situe au-dessus du système d'ancrage (zone hachuree).
Le dispositif peut eventuellement etre retire du sol. A cet effet, il sera par exemple muni d'au moins un câble d'extraction ou de tout autre moyen d'extraction connu, fixe en au moins un point 13 sur l'element articule 9 et qui permet eventuellement d'extraire du sol l'element d'ancrage grâce à une traction verticale ou en arrière exercee de la surface.
Un mode particulièrement avantageux de realisation du dispositif d'ancrage selon l'invention est illustre par les figures 8 et 9. Sa forme plus compacte, son extremite d'attaque du sol 2 symetrique par rapport au plan d'enfoncement et son~corps principal 6 taille dans un profile IPN ou HPN sur lequel repose une plus grande enclume 7 permettent au dispositif d'ancrage, en raison d'un maitre-couple plus petit, un bon enfouissement dans les sols durs aussi bien que dans les roches tendres et une bonne position de blocage.
Les types d'ancres selon l'invention, peuvent etre disposes en serie ou en parallèle tout en etant relies entre eux par des lignes d'ancrage~ Ce dispositif augmente alors la force d'ancrage.
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Des essais en laboratoire ont éte realises avec un dispositif . .
S~31~
d'ancrage pesant 2,8 kg. L'ancre a ete enfouie par battage dans du sable sature d'eau à 1,35 mètre de profondeur. Les caracteristiques de l'ancre etaient les suivantes :
5 - longueur totale de l'ancre : 330 mm - largeur totale de l'ancre : 160 mm - longueur de l'element articule L :100 mm - largeur de l'element articule 1 :160 mm - angle du coude de l'element articule : 125 10 - debattement angulaire : 55 - dimension transversale du teton d :20 mm - longueur du teton h : 50 mm - distance entre l'axe de traction et l'axe de pivotement : 95 mm - distance entre l'axe de traction et l'extremite d'attaque : 135 mm Dans ces conditions, on a exerce une traction horizontale de 3 tonnes et une traction verticale de 1,5 tonnes sans que l'ancre ne ressorte du sol.
' Le dispositif selon l'invention convient pour des travaux en mer et fournit une tenue d'ancrage très elevee pour des supports flottants ou semi-flottants quel que soit le sol rencontre. Il peut maintenir la structure rigoureusement en position et assurer aussi la longevite de l'ancrage.
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element articule ayant une forme coudee pour tout sol, facile a mettre en oeuvre par des procedes connus de mise en place (battage, vibrofonçage, propulsion, lançage et succion dans le cas des sols meubles...).
Cette technique est applicable aussi bien pour l'ancrage a terre que pour realiser des points d'ancrage fixes dans l'eau, en particulier dans des installations portuaires ~ports de plaisance, pontons d'amarrage...).
Le brevet FR 2,424,~46 definit un systeme d'ancrage avec rotation libre du point d'attache, ce dernier etant situe en avant du centre de gravite par rapport a l'extremite d'attaque du sol, mais la mise en place du système s'effectue par traction sur le câble.
Le brevet US 3.282.002 presente un dispositif d'ancrage avec rotation libre du point d'attache ~muni d'une plaque plane susceptible de basculer, le debattement angulaire de cette plaque etant limite par une butee. Mais cette plaque ne pivote pas d'elle-même, il lui faut l'aide d'un ressort, voire d'un explosif, pour qu'elle bloque l'ancragd.
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Le brevet US. 3.88~.057 definit un dispositif ou l'on doit exercer une traction sur l'oeil d'une piece libre mobile situee au milieu de la plaque d'ancrage de facon qu'un ergot perpendiculaire a la plaque et situe dans la partie avant proche de l'extremite d'attaque du sol, puisse se dresser et faire ensuite basculer la plaque d'ancrage. Dans ces conditions et particulierement dans les sols durs, le couple sur la partie mobile peut être trop petit pour que le dispositif puisse s'ouvrir et la plaque derapera en arriere sans basculer.
Les brevets GB A-2.0~39.862 et FR-A-2.470.823, FR-A-1.453.190 et US-A-1.982.963 illustrent aussi l'art antérieur.
Le probleme a resoudre est donc le suivant :
I1 s'agit de realiser des points d'ancrage de haute tenue à terre et en mer pouvant supporter avec fiabilite une force de traction hori~ontale, inclinee vers le haut et même verticale vers le haut, de la tonne a la centaine de tonnes. Tout en etant susceptible d'être positionne de maniere precise, le systeme d'ancrage doit être acceptable pour tous les types de sols (argiles, sables, sols rocheux par exemple).
Les pieux d'ancrage ou d'une maniere generale les groupes de pieux d'ancrage resolvent en general un tel probleme, mais ils presentent l'inconvenient de s'arracher lorsque la force verticale appliquee est trop grande.
~ertaines ancres speciales basees sur le principe du pivotement dû a l'excentrement de la traction du câble sur la plaque offre une tres mauvaise fiabilite car la probabilite d'un fonctionnement correct est trop faible.
L'invention consiste en un nouveau systeme d'ancrage perrnettant de resoudre le probleme pose.
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~25~L3~L~
~- 3 -Elle concerne un dispositif d'ancrage comprenant un élément d'ancrage adapté à pénétrer dans le sol sous l'action de forces d'enfoncement, notamment de percussion, cet élément d'ancrage comportant au moins un corps principal rigide ayant au moins une extrémité d'attaque du sol, lesdites forces d'enfoncement s'exercant sensiblement suivant un plan d'enfoncement passant par ladite extrémité d'attaque du sol et un axe de battage ou de propulsion lié au corps principal, au moins un élément articulé relié de facon pivotante audit corps principal et ayant un débattement angulaire limité, au moins une ligne d'ancrage reliée audit corps principal par une liaison souple en au moins un point d'attache situé entre ladite extrémité d'attaque et le centre de gravité de la surface poxtante du corps principal, ledit point d'attache étant en avant du centre de gravité, ledit plan d'enfoncement passant par ledit centre de gravité, caractérisé par la combinaison suivante:
a) une forme coudée dudit élément articulé, b) une localisation dudit contre de gravité entre ledit point d'attache de la ligne d'ancrage et l'articulation dudit élément articulé, et c) un excentrement par rapport au plan d'enfoncement (~ ) d'une part dudit point d'attache qui est fi~e et d'autre part de ladite articulation, celle-ci étant située suivant un axe perpendiculaire audit axe de battage ou de propulsion dans la partie opposée à l'extrémité d'attaque du sol, de telle façon que l'application d'une traction sur la ligne d'ancrage amorce le basculement de l'élément arcitulé et le pivotement de l'élément d'ancrage.
Les forces notamment de percussion communiquent à l'élément :' , ~, ~2S~
- 3a -d'ancrage une énergie dite de battage.
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presenter une concavite tournee du côte oppose a ladite extremite d'attaque La combinaison enoncee est susceptible de fournir lors de la traction T exercée par la ligne d'ancrage la meilleure position de blocage au dispositif d'ancrage. Elle est adaptee a le faire déplacer dans le sol lorsqu'il subit ces efforts et 3 l'orienter pour presenter un maitre couple optimal en vue de mobiliser la butee maximale des terres.
Par maitre-couple, on en~end le contour des sections transversales a l'axe du mouvement, de l'element d'ancrage.
Par liaison souple5 on entend ici une liaison n'introduisant sensiblement aucun moment de rotation au point d'attache sur la plaque, telle qu'une liaison par fil, chaine, rotule ou par une tige filetee articulee.
L'enfouissement dans le sol est effectue par des forces d'enfoncement FE mises en jeu grace 3a des techniques par exemple de battage, de vibrofonçage, propulsion, lançage, voire succion dans le cas des sols meubles, toutes connues de l'homme de l'art. Le choix sera fonction de la nature du sol.
Le debattement angulaire de l'element articule coude pourra être compris de 30 3 60 et de preference voisin de 45 par rapport au plan dlenfoncement ( ~).
Des exemples de realisation préférentiels de l'invention sont illustrés à titre d'exemples par les dessins et schemas annexes ci-dessous où :
- les figures 1 et lA representent schematiquement un premier type d'element d'ancrage selon l'invention, vu de dessus et de côte respectivement, - les figures 2, 3, 4, 5, 6 et 7 illustrent la sequence de mise en ~ .
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13~3 place et blocage du dispositif selon l'invention dans différents sols, - les figures 8 et 9 montrent un autre mode de realisation du dispositif selon l'invention et, - la figure 10 presente un autre mode de realisation de l'element articule.
Selon la figure 1, le dispositif d'ancrage, pour resister à une force de traction T à tous les angles de hauteur (horizontale, inclinee et verticale vers le haut) met en oeuvre au moins un element d'ancrage designe dans son ensemble par la reference 1, que l'on enfonce generalement dans le sol suivant la verticale par l'une de ses extremites constituant son extremité dlattaque du sol 2. Une ligne d'ancrage 3 constituee notamment par un fil, une chaine~ou une tige filetee articulee, destinee à transmettre la force de traction T à
supporter, par l'intermediaire d'un axe de traction 11, est attachee audit element en au moins un point par une liaison souple 5 telle que, par exemple, une rotule n'introduisant sensiblement aucun moment de flexion ou de torsion, audit point d'attache sur l'axe de traction 11.
La position de ce dernier sur l'element d'ancrage est choisie telle que le point d'application de la force de traction audit element soit situe en avant du barycentre, ou centre de gravite G, de la surface portante enfouie dans le sol, ou maitre-couple dudit element d'ancrage, vers ladite extremite d'attaque 2. L'element d'ancrage est caracterise par un corps principal comportant une partie dorsale rigide 6, sur laquelle s'appuie une semelle 4 munie de deflecteurs 15 sur la face interne. Cette partie dorsale rigide supporte et transmet l'energie de battage jusqu'a l'extremite d'attaque 2.
Elle est transmise tout d'abord sur l'enclume 7 qui repose sur la partie rigide 6 et qui est surmontee d'un teton de guidage 8 destine a , , ._ .
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S~31~t recevoir l'element de battage, ce teton ayant une longueur h de 2 a 6 fois sa dimension transversale d. Il est preferable d'avoir un teton mâle pour eviter tout risque de coincement de l'element de battage resultant d'un phenomene de matage lors du choc sur l'enclume. Ce teton peut avoir n'importe quelle forme (carree, rectangulaire, ronde, ovale ou losange par exemple).
Dans sa partie opposee a l'extremite d'attaque du sol 2, l'element d'ancrage est equipee d'un element articule coude 9 muni de raidisseurs 18 dans sa partie interne en regard du teton 8, qui pivote sur un axe perpendiculaire 10 a l'axe de l'element d'ancrage suivant le plan d'enfoncement ~ jusqu'a une position maximale fixee par une butee 17 definissant un debattement angulaire ~ de 30 a 60 par rapport a l'axe de l'element d'ancrage qui se trouve dans le plan d'enfoncement ~ et qui passe par le teton 8. L'element articule 9 presente une partie plane sur la partie du coude la plus eloignee de ladite articulation 10. Selon un autre mode de realisation illustre par la figure 10, la partie de l'element articule 9 la plus eloignee dudit axe d'articulation 10 a une forme cintree dont le rayon de courbure r est au moins egal a la distance separant ledit axe d'articulation 10 de l'extremite d'attaque du sol 2.
La longueur de cet element articule qui separe l'articulation 10 de l'extremite libre 9a dudit element est comprise entre la moitie et le dixieme de la longueur totale de l'element d'ancrage et l'on a note des resultats particulierement interessants avec une valeur sensiblement egale au tiers de la longueur totale de l'élement d'ancrage.
L'element articule est tel que le coude en position verticale aumoment de l'enfoncement, c'est-a-dire aligne suivant la semelle 4 est dans l'ombre du maitre-couple du dispositif, c'est-a-dire du contour des sections transversales a l'axe du mouvement dudit element d'ancrage. ~-' . ' ' ~, ~2S~3~.9 La distance de l'ex~remite d'attaque du sol 2 a l'axe de traction 11 constituant le point d'attache de la ligne d'ancrage 3 est comprise entre le quart et la moitie de la longueur totale de l'element d'ancrage. De bonnes performances ont ete obtenues lorsque la distance S etait de preference egale au tiers.
Le rapport de la longueur de l'element d'ancrage defini suivant le plan d'enfoncement ( ~ ) a la largeur dudit element est compris entre 1/3 et 10 et de preference entre 1 et 5.
On a note que la distance de l'extremite d'attaque du sol 2 a l'axe de traction 11 ou point d'attache est comprise entre le quart et la moitie de la longueur totale de l'element d'ancrage et de preference egal au tiers.
De bons resultats ont ete enregistres lorsque la longueur de l'element articule 9 prise de l'articulation 10 jusqu'a son extremite libre 9a, la distance separant l'articulation 10 dudit element au point d'attache 11 de la ligne d'ancrage 3 et la distance separant ledit point d'attache 11 a l'extremite d'attaque du sol 2 de l'element d'ancrage 1 sont chacune sensiblement egales au tiers de la longueur totale de l'element d'ancrage 1.
L'extremite d'attaque du sol peut presenter une forme dissymetrique par rapport au plan d'enfoncement (Fig. lA). Elle peut egalement presenter une forme symetrique par rapport au même plan d'enfoncement (Fig. 9).
E11e doit par ailleurs être symetrique par rapport a un plan perpendiculaire au plan d'enfoncement passant par l'axe de battage sa fcrme peut alors être par exemple pointue, droite (Fig. 8), voire trapezoidale telle que celle montree sur la figure 1.
L'extremi-e d attaque du sol est prolongee par une voilure 16, pouvant ~513~L9 être par exemple en acier ou en matiere plastique, qui met "dans l'ombre" les elements sensibles du dispositif notamment l'element articule coude, la ligne d'ancrage et la liaison souple. Cette voilure deborde sur la semelle ~ afin de bien guider le deplacement de l'element d'ancrage.
Le dispositif d'ancrage selon l'invention est mis en oeuvre par la combinaison des etapes suivantes :
0 a) avant d'enfoncer l'element d'ancrage 1, on attache audit element la ligne d'ancrage 3 dont le diamètre est choisi inferieur à la dimension dudit element en section par un plan perpendiculaire à la direction d'application de la force d'enfoncement, et on applique le long de l'element, du côte oppose à son extremite d'attaque, la portion de cette ligne d'ancrage voisine du point d'attache, de manière à le faire penetrer dans le sol en même temps que l'element, b) l'element d'ancrage est conçu de facon telle que le maître-couple soit le plus faible possible pour profiter au mieux de l'energie de battage. Il est preferable qu'il soit positionne en avant de tous les organes articulables (câble 3 et element articule 9) de sorte qu'ils soient proteges au cours du battage puisqu'ils sont dans "l'ombre" de ce maitre-couple.
c) après avoir enfonce ledit element à la profondeur desiree, une traction sur la ligne d'ancrage 3 en surface, sous n'importe quelle hauteur vers le haut induit une composante verticale vers le haut qui fait immediatement et spontanement basculer l'element articule 9 et pivoter l'element d'ancrage 1.
Trois caracteristiques inherentes du dispositif selon l'invention permettent de declencher ce mecanisme de basculement lorsque ces caracteristiques sont utilisees en combinaison :
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1'~513~
- l'element articulé 9 presente une forme coudee, la concavite du coude est tournee du côte opposé à ladite extremite d'attaque 2.
L'extremite 12 de l'element articule 9 présente a son extrémite libre 9a un chanfrein dont le tranchant est dirige vers l'exterieur.
- les axes de traction 11 et de pivotement 10 de l'element articule 9 sont excentrés (Fig. 2) par rapport au plan d'enfoncement ~ passant par le centre de gravite G de l'element d'ancrage. Cet excentrement favorise l'amorce du basculement de l'element d'ancrage par rapport à un axe horizontal.
- la position du centre de gravite entre le point d'attache sur l'axe de traction 11 et l'axe de pivotement 10 favorise le couple moteur dû à la traction sur la ligne d'ancrage 3 et a la pression des terres P sur l'element articule 9. La figure 3 schematise l'amorce du pivotement de la partie basculante.
Le basculement s'arrête (Fig. 4) lorsque la resultante barycentrique R des pressions des terres en butee sur le maître-couple de l'element d'ancrage s'aligne avec la traction T sur le cable. Dans ce cas, T est inferieur a R.
Si l'element d'ancrage a ete mis en place a une profondeur superieure à la profondeur critique (2 à 4 fois la plus grande dimension de l'element d'ancrage), le mecanisme de butee des terres en souterrain est parfaitement stable en ce sens qu'il y a ecoulement de matière de sol, du côte comprime MC vers le cote decomprime MD. Dans une telle situation, la resistance statique d'ancrage ou tenue d'ancrage permanente F~ est parfaitement stable (Fig. 5).
Dans le cas d'un sol sature (au fond de la mer) (Fig. 6), une traction rapide par rapport à l'ecoulement de l'eau interstitielle dans les pores provoque un effet de succion FD qui s'ajoute a la resistance statique F~ precedemment citee pour resister aux efforts dynamiques sur la ligne d'ancrage.
~;25~3~3 Cette force FD s'écrit :
D (Pl P2) S
S etant l'aire de l'element d'ancrage, Pl et P2 etant les pressions de l'eau interstitielle à l'avant et à l'arrière de l'element d'ancrage, S son aire.
A faible profondeur d'enfouissement (Fig. 7), la resistance d'ancrage est limitee par la force d'entrainement F d'un volume de sol ayant la forme approximative d'un cône inversé incline situe au-dessus du système d'ancrage (zone hachuree).
Le dispositif peut eventuellement etre retire du sol. A cet effet, il sera par exemple muni d'au moins un câble d'extraction ou de tout autre moyen d'extraction connu, fixe en au moins un point 13 sur l'element articule 9 et qui permet eventuellement d'extraire du sol l'element d'ancrage grâce à une traction verticale ou en arrière exercee de la surface.
Un mode particulièrement avantageux de realisation du dispositif d'ancrage selon l'invention est illustre par les figures 8 et 9. Sa forme plus compacte, son extremite d'attaque du sol 2 symetrique par rapport au plan d'enfoncement et son~corps principal 6 taille dans un profile IPN ou HPN sur lequel repose une plus grande enclume 7 permettent au dispositif d'ancrage, en raison d'un maitre-couple plus petit, un bon enfouissement dans les sols durs aussi bien que dans les roches tendres et une bonne position de blocage.
Les types d'ancres selon l'invention, peuvent etre disposes en serie ou en parallèle tout en etant relies entre eux par des lignes d'ancrage~ Ce dispositif augmente alors la force d'ancrage.
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Des essais en laboratoire ont éte realises avec un dispositif . .
S~31~
d'ancrage pesant 2,8 kg. L'ancre a ete enfouie par battage dans du sable sature d'eau à 1,35 mètre de profondeur. Les caracteristiques de l'ancre etaient les suivantes :
5 - longueur totale de l'ancre : 330 mm - largeur totale de l'ancre : 160 mm - longueur de l'element articule L :100 mm - largeur de l'element articule 1 :160 mm - angle du coude de l'element articule : 125 10 - debattement angulaire : 55 - dimension transversale du teton d :20 mm - longueur du teton h : 50 mm - distance entre l'axe de traction et l'axe de pivotement : 95 mm - distance entre l'axe de traction et l'extremite d'attaque : 135 mm Dans ces conditions, on a exerce une traction horizontale de 3 tonnes et une traction verticale de 1,5 tonnes sans que l'ancre ne ressorte du sol.
' Le dispositif selon l'invention convient pour des travaux en mer et fournit une tenue d'ancrage très elevee pour des supports flottants ou semi-flottants quel que soit le sol rencontre. Il peut maintenir la structure rigoureusement en position et assurer aussi la longevite de l'ancrage.
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Claims (14)
1. - Dispositif d'ancrage comprenant un élément d'ancrage adapté
à pénétrer dans le sol sous l'action de forces d'enfoncement, notamment de percussion, cet élément d'ancrage comportant au moins un corps principal rigide ayant au moins une extrémité d'attaque du sol, lesdites forces d'enfoncement s'exerçant sensiblement suivant un plan d'enfoncement passant par ladite extrémité d'attaque du sol et un axe de battage ou de propulsion lie au corps principal, au moins un élément articulé relié de façon pivotante audit corps principal et ayant un débattement angulaire limité, au moins une ligne d'ancrage reliée audit corps principal par une liaison souple en au moins un point d'attache situe entre ladite extrémité d'attaque et le centre de gravité de la surface portante du corps principal, ledit point d'attache étant en avant du centre de gravité, ledit plan d'enfonce-ment passant par ledit centre de gravité, caractérisé par la combi-naison suivante :
a) une forme coudée dudit élément articulé, b) une localisation dudit centre de gravité (G) entre ledit point d'attache de la ligne d'ancrage et l'articulation dudit élément articulé, et c) un excentrement par rapport au plan d'enfoncement (.DELTA.) d'une part dudit point d'attache qui est fixe et d'autre part de ladite articulation, celle-ci étant située suivant un axe perpendiculaire audit axe de battage ou de propulsion dans la partie opposée à l'extrémité d'attaque du sol, de telle façon que l'ap-plication d'une traction sur la ligne d'ancrage amorce le basculement de l'élément articulé et le pivotement de l'élément d'ancrage.
à pénétrer dans le sol sous l'action de forces d'enfoncement, notamment de percussion, cet élément d'ancrage comportant au moins un corps principal rigide ayant au moins une extrémité d'attaque du sol, lesdites forces d'enfoncement s'exerçant sensiblement suivant un plan d'enfoncement passant par ladite extrémité d'attaque du sol et un axe de battage ou de propulsion lie au corps principal, au moins un élément articulé relié de façon pivotante audit corps principal et ayant un débattement angulaire limité, au moins une ligne d'ancrage reliée audit corps principal par une liaison souple en au moins un point d'attache situe entre ladite extrémité d'attaque et le centre de gravité de la surface portante du corps principal, ledit point d'attache étant en avant du centre de gravité, ledit plan d'enfonce-ment passant par ledit centre de gravité, caractérisé par la combi-naison suivante :
a) une forme coudée dudit élément articulé, b) une localisation dudit centre de gravité (G) entre ledit point d'attache de la ligne d'ancrage et l'articulation dudit élément articulé, et c) un excentrement par rapport au plan d'enfoncement (.DELTA.) d'une part dudit point d'attache qui est fixe et d'autre part de ladite articulation, celle-ci étant située suivant un axe perpendiculaire audit axe de battage ou de propulsion dans la partie opposée à l'extrémité d'attaque du sol, de telle façon que l'ap-plication d'une traction sur la ligne d'ancrage amorce le basculement de l'élément articulé et le pivotement de l'élément d'ancrage.
2. - Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la forme coudée dudit élément articule présente une concavité tournée du côté opposé à ladite extrémité d'attaque.
en ce que la forme coudée dudit élément articule présente une concavité tournée du côté opposé à ladite extrémité d'attaque.
3. - Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'élément présente une partie articulée plane sur la partie du coude la plus éloignée de ladite articulation.
en ce que l'élément présente une partie articulée plane sur la partie du coude la plus éloignée de ladite articulation.
4. - Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la partie de l'élément articulé la plus éloignée dudit axe d'articulation a une forme cintrée dont le rayon de courbure r est au moins égal à la distance séparant ledit axe d'articulation de l'extrémité d'attaque du sol.
en ce que la partie de l'élément articulé la plus éloignée dudit axe d'articulation a une forme cintrée dont le rayon de courbure r est au moins égal à la distance séparant ledit axe d'articulation de l'extrémité d'attaque du sol.
5. - Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, 2 ou 4, caractérisé en ce que l'élément articulé
présente à son extrémité libre un chanfrein dont le tranchant est dirigé vers l'extérieur.
présente à son extrémité libre un chanfrein dont le tranchant est dirigé vers l'extérieur.
6. - Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débattement angulaire dudit élément articulé par rapport au plan d'enfoncement (.DELTA.) est compris entre 30° à 60°.
7. - Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, 4 ou 6, caractérisé en ce que la longueur de l'élément articule séparant l'articulation de l'extrémité libre dudit élément est comprise entre la moitié et le dixième de la longueur totale de l'élément d'ancrage.
8. - Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'ancrage comporte un organe de guidage des forces d'enfoncement, cet organe ayant une longueur (h) comprise entre 2 et 6 fois sa dimension transversale (d).
9. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, 6 ou 8, caractérisé en ce que l'extrémité d'attaque du sol de l'élément d'ancrage présente une forme dissymétrique par rapport au plan d'enfoncement (.DELTA.).
10. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, 6 ou 8, caractérisé en ce que l'extrémité d'attaque du sol de l'élément d'ancrage présente une forme symétrique par rapport au plan d'enfoncement (.DELTA.).
11. Dispositif d'ancrage selon la revendication l, caractérisé en ce que la longueur de l'élément articulé
prise de l'articulation jusqu'à son extrémité libre, la distance séparant l'articulation dudit élément au point d'attache de la ligne d'ancrage et la distance séparant ledit point d'attache a l'extrémité d'attaque du sol de l'élément d'ancrage sont chacune sensiblement égales au tiers de la longueur totale de l'élément d'ancrage.
prise de l'articulation jusqu'à son extrémité libre, la distance séparant l'articulation dudit élément au point d'attache de la ligne d'ancrage et la distance séparant ledit point d'attache a l'extrémité d'attaque du sol de l'élément d'ancrage sont chacune sensiblement égales au tiers de la longueur totale de l'élément d'ancrage.
12. Dispositif d'ancrage selon la revendication l, caractérisé en ce que le rapport de la longueur de l'élément d'ancrage mesurée suivant le plan d'enfoncement (.DELTA.) à la largeur dudit élément est compris entre 1/3 et 10.
13. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le débattement angulaire dudit élément articule par rapport au plan d'enfoncement (.DELTA.) est voisin de 45°.
14. Dispositif d'ancrage selon La revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de la longueur de l'élé-ment d'ancrage mesurée suivant le plan d'enfoncement (.DELTA.) à
la largeur dudit élément est compris entre 1 et 5.
la largeur dudit élément est compris entre 1 et 5.
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