<B>Dispositif pour la</B> précontrainte <B>du béton</B> La présente invention a pour objet un dispositif pour la précontrainte du béton.
Les efforts de précontrainte sont couramment appliqués aux éléments en béton par la technique de la mise sous tension après montage. Dans un mode usuel d'application de cette technique, l'on met en place des tendeurs constitués par un ou plu sieurs fils d'acier à haute résistance, par exemple un faisceau de fils disposés côte à côte, ou par des barres ou par des câbles d'acier, puis l'on coule sur ces tendeurs le béton destiné à réaliser l'élément con sidéré.
Lorsque le béton a pris à un degré de con sistance suffisant, l'on met sous tension les tendeurs par l'intermédiaire de vérins ou autres dispositifs et l'on ancre leurs extrémités au béton de manière que la tension des tendeurs provoque dans celui-ci une précontrainte de compression correspondante.
Lorsqu'on met sous tension les tendeurs, il est nécessaire qu'ils se déplacent par rapport au béton qui les entoure. Pour permettre à ce mouvement de s'effectuer chaque tendeur est préalablement entouré d'une gaine qui maintient le béton au moment de la coulée en l'empêchant de se lier audit tendeur. Lors que ce dernier est mis sous tension il se déplace à l'intérieur de la gaine. Une certaine fraction de l'ef fort de précontrainte appliqué par le vérin ou autre dispositif est absorbée par les frottements qui pren nent naissance entre la gaine et ce tendeur.
Si celui- ci est mis sous tension par le moyen d'un vérin à chacune des ses extrémités, la fraction de l'effort total ainsi absorbée augmente pour atteindre un maximum au milieu de la longueur du tendeur. Il en résulte que l'effort appliqué au tendeur en son milieu peut être considérablement moindre que celui qui lui est appliqué aux extrémités.
En pratique, dans le cas, par exemple, d'une poutre reposant sur des appuis simples, il est néces- saire que l'effort de précontrainte soit maximum au milieu de la longueur de la poutre, de telle sorte que la perte d'effort due aux frottements entre le tendeur et la gaine qui l'entoure constitue un grave incon vénient qu'il convient de réduire dans toute la me sure du possible.
D'autre part lorsque le fil tendeur a été mis sous tension et a été ancré en place, il est nécessaire d'assurer une liaison aussi efficace que possible entre ce tendeur et la gaine de manière que s'il se pro duit un glissement ou autre défaut dans le dispositif d'ancrage, le tendeur soit maintenu à l'état tendu du fait de la liaison existant entre lui et le béton par l'intermédiaire de la gaine. Cette liaison assure une marge de sécurité supplémentaire pour l'élément en béton précontraint.
En outre l'expérience a montré qu'une bonne liaison entre les tendeurs de précon trainte et le béton réduit l'importance des fissures en cas de surcharge et augmente la charge nécessaire pour déterminer la rupture complète de l'élément.
La difficulté d'assurer à la fois une faible perte de l'effort de précontrainte par suite des effets de frottement lorsque le tendeur est mis sous tension, et en même temps une liaison adéquate entre la sur face de ce tendeur et la gaine après l'opération de mise sous tension, réside dans l'incompatibilité qu'il y a à réaliser pour une même surface à la fois de bonnes qualités de glissement et de bonnes qualités de liaison.
Une bonne surface de glissement exige normalement un lubrifiant, tandis que la méthode la plus économique et la plus avantageuse pour établir une liaison entre la surface du tendeur et la gaine qui l'entoure consiste à injecter dans l'espace com pris entre ce tendeur et la gaine un mortier liquide constitué par un mélange de ciment hydraulique et d'eau.
Mais il est difficile de trouver un lubrifiant qui n'empêche pas en pratique la liaison entre la sur- face qu'il lubrifie et le mortier ainsi injecté. Même les lubrifiants dits solubles ne se dissolvent pas dans le mortier de façon satisfaisante, il en reste d'ordi naire des traces sur l'une des surfaces en contact et ces traces sont suffisantes pour empêcher ou faire disparaître la liaison.
La nécessité de réaliser pendant la mise sous tension de bonnes qualités de glissement entre la surface du tendeur et la gaine qui l'entoure est par ticulièrement importante lorsque ce tendeur suit un parcours incurvé à l'intérieur de l'élément en béton. Or la disposition de tendeurs suivant un tel parcours incurvé constitue un avantage particulier dans le cas des poutres épaisses ; lorsque la poutre comporte plusieurs portées successives un tendeur à profil on dulé constitue la solution la plus économique.
Toute fois un trajet incurvé provoque l'application au ten deur d'efforts latéraux d'amplitude considérable lors de la mise sous tension à partir des extrémités ; ces forces déterminent un frottement très important qui s'oppose au glissement relatif du fil ou tendeur dans la gaine qui l'entoure.
L'établissement d'une bonne liaison entre le ten deur et la gaine qui l'entoure, et par conséquent avec le béton qui entoure lui-même la gaine, consti tue un point d'importance particulière dans le cas où la charge prévue pour l'élément en béton se trouve dépassée et que cet élément se rompe. Si cette liaison n'existe pas, il est impossible que les efforts augmentent dans le tendeur à mesure qu'augmente la flèche de l'élément en béton et par conséquent cette flèche peut aller jusqu'à la rupture du béton sans que le métal du tendeur se rapproche même quelque peu de sa propre charge de rupture.
Au con traire si la liaison existe, l'effort dans le métal aug mente à mesure que .l'élément en béton fléchit et l'on peut de cette manière réaliser une augmentation susceptible d'atteindre 30 % dans la charge que l'élément peut supporter avant rupture complète.
La présente invention vise à réaliser des moyens grâce auxquels le frottement entre le tendeur de pré contrainte et la gaine qui l'entoure est faible pendant l'opération de mise sous tension, mais qui permet tent l'établissement d'une liaison satisfaisante entre la gaine et le tendeur après mise sous tension et ancrage de ce dernier.
Le dispositif faisant l'objet de la présente inven tion est caractérisé en ce qu'il comprend un tendeur entouré d'une couche discontinue d'une matière à propriétés lubrifiantes, par exemple qui soit auto- lubrifiante ou qui soit recouverte d'un lubrifiant superficiel à couche limite, ledit tendeur étant dis posé dans une gaine qui entoure ladite couche de façon à déterminer entre le tendeur et la gaine des espaces clos susceptibles d'être remplis d'une matière de liaison, telle par exemple que du mortier de ciment, qui vient ainsi au contact des faces en regard du tendeur et de la gaine.
De cette manière lorsque le tendeur est mis sous tension, il n'est supporté que par la couche discon- tinue qui assure une surface de glissement lubrifiée, mais après la mise sous tension l'on peut injec ter du mortier entre ce tendeur et sa gaine pour remplir l'espace non occupé par la couche discon tinue. Dans cet espace la surface de la gaine et celle du tendeur ne sont pas contaminées par le lubrifiant et par conséquent l'on peut réaliser une liaison satis faisante.
Diverses matières peuvent convenir pour cons tituer la couche discontinue. Celle-ci peut être réa lisée par le moyen d'un fil ou ruban de plomb, de polytétrafluoréthylène, ou d'une matière plastique chargée de graphite, ou par un fil ou ruban revêtu de plomb, graphite ou polytétrafluoréthylène. En variante la couche discontinue peut consister en une toile à mailles larges, par exemple par ce qu'on appelle une tresse, cette toile ou tresse étant faite de filaments autolubrifiants, par exemple de filaments de chlorure de polyvinyle ou de polyamide chargé à la cire. On peut également utiliser une couche de ce qu'on appelle du métal expandé, ou une couche d'un tricot en fil métallique ou en fibres.
On peut encore employer un fil ou ruban de molybdène traité de façon à présenter une couche mince de bisulfure de molybdène qui, comme on le sait, cons titue un lubrifiant superficiel à couche limite extrê mement efficace ; on peut aussi employer un fil d'acier à haute résistance sur lequel on n'a pas en levé le savon utilisé pour l'étirage.
La présence de la couche discontinue entre le tendeur et sa gaine a pour résultat un fort abaisse ment du frottement entre ces deux organes ; par exemple le coefficient de frottement de l'acier sur le polytétrafluoréthylène est de l'ordre de celui de la glace humide sur la glace sèche et n'atteint qu'en viron le dixième de celui de l'acier sur l'acier à sec.
On notera que la lubrification est du type super ficiel à couche limite, dans lequel la couche lubri fiante est d'épaisseur extrêmement réduite. La lubri fication du genre dans lequel l'on maintient une couche de fluide lubrifiant entre les deux surfaces intéressées ne peut s'envisager dans le cas de la pré sente invention du fait des fortes pressions provo quées par la courbure du tendeur et de la très faible vitesse du déplacement.
Dans la technique antérieure lorsqu'il était né cessaire de réduire le frottement entre un tendeur de précontrainte et la gaine qui l'entourait, puis en suite de remplir de mortier l'espace entre ces deux organes en vue de réaliser une liaison satisfaisante, il fallait prévoir la gaine à un diamètre intérieur plus grand que celui de la section transversale du ten deur, de sorte que cette gaine n'était pas supportée par le tendeur et devait par conséquent être prévue suffisamment résistante pour conserver sa forme sans être étayée par le tendeur pendant la mise en place du béton.
Au contraire dans le dispositif suivant l'invention la couche discontinue peut être directement enroulée sur le tendeur et la gaine est elle-même supportée par ladite couche, la seule réserve étant que l'es pacement des éléments constitutifs de la couche pré citée et la rigidité de la gaine doivent être tels que cette dernière ne soit pas refoulée par la pression du béton extérieur jusqu'à venir au contact du ten deur dans les espaces vides de la couche. Comme la gaine peut être supportée par la couche discon tinue en des points très rapprochés les uns des autres, on peut la réaliser sous forme plus légère que cela n'a été possible jusqu'ici.
Il n'est même plus essentiel que la gaine soit imperméable à l'eau pourvu qu'elle empêche le passage dans l'espace compris entre elle- même et le tendeur des particules de ciment pro venant du béton environnant ; si l'eau pénètre dans cet espace, elle s'écoule en suivant la longueur du tendeur.
Néanmoins lorsque la couche discontinue est réalisée. par le moyen d'éléments lubrifiants relative ment coûteux, tels que le polytétrafluoréthylène, il peut être avantageux au point de vue économique de réduire le nombre de ceux-ci à un minimum, à trois par exemple. En pareil cas, la gaine doit être à peu près aussi épaisse que si elle n'était pas sup portée et il faut l'enrouler sur des fils additionnels qu'on enlève progressivement à mesure que l'enroule ment avance de façon à maintenir l'espace entre la gaine et le tendeur là où cette gaine ne porte pas sur les fils lubrifiants.
La figure unique du dessin représente à titre d'exemple une forme d'exécution du dispositif fai sant l'objet de l'invention.
Le dispositif représenté comporte un tendeur 1 constitué par un faisceau de fils d'acier 2 à haute résistance disposés approximativement suivant des rangées circulaires, les interstices entre les fils étant remplis par une matière durcissable, mais qui se trouve à l'état non durci, par exemple par du ciment sec. Ce faisceau de fils d'acier est étroitement fretté par une enroulement hélicoïdal 3 fait d'un ruban d'acier enroulé sous tension, ce ruban pouvant être ondulé, comme montré.
Sur ce frettage 3 est appli quée une couche discontinue constituée par des fils lubrifiants 4, par exemple faits en l'une des matières mentionnées plus haut, ces fils étant espacés les uns des autres suivant des hélices présentant un angle d7in- clinaison relativement faible par rapport aux fils 1.
Les fils 4 sont répartis de façon équidistante sur le fret- tage 3 et ils sont eux-mêmes entourés par une gaine 5 constituée par un second frettage hélicoïdal fait d'un ruban d'acier ; lors de l'enroulement ce ruban passe entre des rouleaux qui lui impriment des ondu lations longitudinales, comme montré en 6, dans le but de le rigidifier et d'améliorer la liaison entre le ruban et le béton qui l'entoure.
Lors de l'utilisation ce dispositif tendeur est tout d'abord mis en place à la façon requise dans le cof frage dans lequel le béton doit être coulé. On coule alors le béton dans le coffrage et lorsqu'il a pris à un degré de consistance suffisant pour supporter les efforts de précontrainte, on pince les extrémités du tendeur 1 dans des appareils de mise sous tension appropriés, par exemple des vérins hydrauliques, puis l'on applique la tension requise. Au cours de la mise sous tension le glissement relatif entre le fret- tage 3 et la gaine 5 est facilité par les fils lubri fiants 4.
On ancre alors les extrémités du tendeur à la façon connue, puis l'on injecte du mortier de ciment par l'une des extrémités du dispositif ou par les deux entre le frettage 3 et la gaine 5 de manière qu'il s'écoule le long du tendeur, remplisse ainsi tous les espaces ménagés entre les fils 4 et, une fois pris, lie le frettage 3 à la gaine 5.
En même temps, l'on injecte de l'eau dans le tendeur 1 par l'une ou par les deux extrémités de celui-ci en vue de mouiller le ciment sec qui remplit les interstices entre les fils 2 de façon qu'une fois pris ce ciment lie énergiquement les fils les uns avec les autres et avec le frettage 3.
Il y a lieu de noter qu'on peut utiliser un ruban métallique fait en un autre métal que l'acier. Lors qu'une excellente liaison constitue une condition essentielle, l'on peut employer un ruban d'aluminium parce que ce métal réagit chimiquement avec le ci ment renfermé par le tendeur et avec le mortier de ciment injecté entre le frettage 3 et la gaine 5. En outre l'aluminium assure une protection excellente à l'encontre de la corrosion des fils d'acier puisque s'il se produit un phénomène électronique quelconque, c'est l'aluminium qui est sacrifié et qui se dépose sur l'acier.
Il est en général désirable que les fils lubrifiants ne soient par exactement parallèles aux fils d'acier du tendeur parce que ce dernier est destiné à porter sur lesdits fils lubrifiants et qu'il convient d'éviter tout risque d'éclatement du frettage qui entoure le tendeur. Mais dès qu'on enroule en hélice les fils lubrifiants du tendeur, le danger en question est évité dans une très large mesure.
Lorsque les fils lubrifiants sont ainsi disposés en hélice, le pas d'enroulement est préférablement dif férent de celui des deux enroulements en ruban d'acier qui constituent respectivement le frettage interne 3 et la gaine extérieure 5.
Au lieu d'appliquer sur le faisceau de fils d'acier à haute résistance un premier enroulement sous ten sion d'un ruban d'acier à la -façon sus-décrite, on peut utiliser un enroulement de tissu, par exemple d'un tissu en laine de verre ou en toile de lin, auquel cas l'on peut appliquer sur l'enroulement ainsi réa lisé un frettage additionnel en fil métallique pour assurer la résistance à l'abrasion au cours des mani- pulatïons.
Dans une autre forme d'exécution, les fils lubri fiants courent parallèlement aux fils d'acier à haute résistance du tendeur, mais sont disposés à un faible écartement les uns des autres, par exemple 3 mm d'axe en axe, tandis que l'enroulement extérieur qui forme la gaine et qui est ainsi supporté en des points très rapprochés les uns des autres est lui-même constitué par un tissu enroulé sous tension. Dans cette forme d'exécution, l'enroulement extérieur en tissu peut encore être protégé par un frettage exté rieur en fil métallique.
Dans encore une autre va riante les rubans ondulés en acier qui constituent respectivement le frettage 3 et la gaine 5 sont en roulés suivant des hélices de pas différents ou oppo sés, tandis que les fils lubrifiants 4 sont remplacés par une bande faite en une matière lubrifiante à mailles ouvertes et qui est bobinée entre les deux enroulements de ruban d'acier.
En variante la couche discontinue peut être cons tituée par un fil métallique enroulé en hélice sur le frettage intérieur, ce fil lui-même n'étant pas lubri fié, tandis que la surface externe du frettage inté rieur et la surface interne de la gaine sont enduites d'un lubrifiant sec. Les ondulations des rubans d'acier assurent un verrouillage mécanique avec le mortier de ciment durci en vue de réaliser la liaison appropriée.
Il est avantageux que les fils d'acier à haute résistance du dispositif tendeur reçoivent une légère torsion d'environ un tour par 10 mètres de la lon gueur du tendeur pour permettre de bobiner ce der nier sans fatiguer l'un quelconque des fils.
Lorsque la couche discontinue est constituée par des fils lubrifiants enroulés en hélice, le pas d'en roulement de ces fils ne doit pas être trop serré de manière à ne pas allonger de façon inadmissible le parcours du mortier de ciment lorsque celui-ci est injecté à partir d'une extrémité. Cette condition est satisfaite en général lorsque chacun des fils lubrifiants fait un tour complet sur une longueur de l'ordre de 3 à 4 fois le diamètre du tendeur sur lequel il est enroulé.
Dans l'utilisation du dispositif décrit l'on peut améliorer la liaison entre le tendeur et la gaine si le mortier ou autre matière équivalente injecté entre ces deux organes est de nature telle qu'il se dilate légèrement lors de la prise. Une telle matière peut être constituée par du ciment Portland mélangé à de la poudre d'aluminium. Il y a lieu de noter que le tendeur du dispositif de précontrainte peut aussi être constitué par une barre d'acier massive ou un câble fait de fils d'acier.
<B> Device for </B> prestressing <B> concrete </B> The present invention relates to a device for prestressing concrete.
Prestressing forces are commonly applied to concrete elements by the post-assembly tensioning technique. In a usual mode of application of this technique, tensioners are put in place consisting of one or more high-strength steel wires, for example a bundle of wires arranged side by side, or by bars or by steel cables, then the concrete intended to make the element under consideration is poured onto these tensioners.
When the concrete has set to a sufficient degree of consistency, the tensioners are put under tension by means of jacks or other devices and their ends are anchored to the concrete so that the tension of the tensioners causes it. ci a corresponding compression preload.
When tensioning the turnbuckles, it is necessary that they move relative to the surrounding concrete. To allow this movement to take place, each tensioner is previously surrounded by a sheath which holds the concrete at the time of pouring, preventing it from binding to said tensioner. When the latter is energized it moves inside the sheath. A certain fraction of the prestressing force applied by the jack or other device is absorbed by the friction which originates between the sheath and this tensioner.
If the latter is put under tension by means of a jack at each of its ends, the fraction of the total force thus absorbed increases to reach a maximum in the middle of the length of the tensioner. As a result, the force applied to the tensioner in its middle can be considerably less than that applied to it at the ends.
In practice, in the case, for example, of a beam resting on simple supports, it is necessary that the pre-stressing force be maximum in the middle of the length of the beam, so that the loss of force due to friction between the tensioner and the sheath which surrounds it constitutes a serious drawback which should be reduced as far as possible.
On the other hand, when the tensioning wire has been put under tension and has been anchored in place, it is necessary to ensure as effective a connection as possible between this tensioner and the sheath so that if there is a slippage or Another defect in the anchoring device, the tensioner is maintained in the tensioned state because of the connection existing between it and the concrete via the sheath. This connection provides an additional safety margin for the prestressed concrete element.
Furthermore, experience has shown that a good connection between the pretensioners and the concrete reduces the size of cracks in the event of overloading and increases the load necessary to determine the complete failure of the element.
The difficulty of ensuring both a small loss of the prestressing force as a result of the effects of friction when the tensioner is under tension, and at the same time an adequate connection between the surface of this tensioner and the sheath after the The tensioning operation resides in the incompatibility that there is to achieve for the same surface of both good sliding qualities and good bonding qualities.
A good sliding surface normally requires lubricant, while the most economical and advantageous method of bonding between the tensioner surface and the sheath around it is to inject into the space between that tensioner and the sheath a liquid mortar made up of a mixture of hydraulic cement and water.
But it is difficult to find a lubricant which does not in practice prevent the bond between the surface which it lubricates and the mortar thus injected. Even so-called soluble lubricants do not dissolve satisfactorily in the mortar, traces of it usually remain on one of the surfaces in contact and these traces are sufficient to prevent or remove the bond.
The need to achieve good sliding qualities during the tensioning between the surface of the tensioner and the sheath which surrounds it is particularly important when this tensioner follows a curved path inside the concrete element. However, the provision of tensioners along such a curved path constitutes a particular advantage in the case of thick beams; when the beam has several successive spans, a tensioner with a dulated profile constitutes the most economical solution.
However, a curved path causes the application to the tenor of lateral forces of considerable amplitude during the tensioning from the ends; these forces determine a very important friction which opposes the relative sliding of the wire or tensioner in the sheath which surrounds it.
The establishment of a good bond between the tenor and the sheath which surrounds it, and consequently with the concrete which itself surrounds the sheath, constitutes a point of particular importance in the case where the load foreseen for the concrete element is exceeded and this element breaks. If this connection does not exist, it is impossible for the forces to increase in the tensioner as the deflection of the concrete element increases and consequently this deflection can go as far as the failure of the concrete without the metal of the tensioner even approaches its own breaking load somewhat.
On the contrary, if the bond exists, the force in the metal increases as the concrete element flexes and in this way an increase of up to 30% in the load that the element can be achieved can be achieved. can endure before complete breakage.
The present invention aims to provide means by which the friction between the pre-stress tensioner and the sheath which surrounds it is low during the tensioning operation, but which allows the establishment of a satisfactory connection between the sheath and tensioner after tensioning and anchoring the latter.
The device forming the subject of the present invention is characterized in that it comprises a tensioner surrounded by a discontinuous layer of a material with lubricating properties, for example which is self-lubricating or which is covered with a lubricant. surface with a boundary layer, said tensioner being placed in a sheath which surrounds said layer so as to determine between the tensioner and the sheath closed spaces capable of being filled with a binding material, such as for example cement mortar , which thus comes into contact with the opposite faces of the tensioner and of the sheath.
In this way, when the tensioner is put under tension, it is supported only by the discontinuous layer which ensures a lubricated sliding surface, but after the tensioning one can inject mortar between this tensioner and its. sheath to fill the space not occupied by the discon tinuous layer. In this space the surface of the sheath and that of the tensioner are not contaminated by the lubricant and therefore a satisfactory connection can be achieved.
Various materials may be suitable for constituting the discontinuous layer. This can be produced by means of a lead or tape, polytetrafluoroethylene, or a plastics material filled with graphite, or by a wire or tape coated with lead, graphite or polytetrafluoroethylene. As a variant, the discontinuous layer may consist of a wide mesh fabric, for example by what is called a braid, this fabric or braid being made of self-lubricating filaments, for example of filaments of polyvinyl chloride or of polyamide loaded with wax. . It is also possible to use a layer of what is called expanded metal, or a layer of a knitted fabric made of wire or fibers.
It is also possible to use a molybdenum wire or strip treated so as to present a thin layer of molybdenum disulphide which, as is known, constitutes an extremely effective boundary layer surface lubricant; one can also use a high strength steel wire on which the soap used for drawing has not been lifted.
The presence of the discontinuous layer between the tensioner and its sheath results in a strong reduction in the friction between these two members; for example the coefficient of friction of steel on polytetrafluoroethylene is of the order of that of wet ice on dry ice and only reaches about one tenth of that of steel on dry steel .
It will be noted that the lubrication is of the surface type with a boundary layer, in which the lubricating layer is of extremely reduced thickness. Lubrication of the kind in which a layer of lubricating fluid is maintained between the two surfaces concerned cannot be envisaged in the case of the present invention because of the high pressures caused by the curvature of the tensioner and the very low speed of movement.
In the prior art, when it was necessary to reduce the friction between a prestressing tensioner and the sheath which surrounded it, then subsequently to fill the space between these two members with mortar in order to achieve a satisfactory connection, it The sheath had to be provided with an inside diameter greater than that of the cross section of the tenor, so that this sheath was not supported by the tensioner and therefore had to be provided strong enough to maintain its shape without being supported by the tensioner. tensioner during concrete placement.
On the contrary, in the device according to the invention, the discontinuous layer can be directly wound on the tensioner and the sheath itself is supported by said layer, the only reservation being that the spacing of the constituent elements of the aforementioned layer and the The rigidity of the sheath must be such that the latter is not pushed back by the pressure of the exterior concrete until it comes into contact with the content in the empty spaces of the layer. As the sheath can be supported by the discon tinuous layer at points very close to each other, it can be produced in a lighter form than has hitherto been possible.
It is no longer even essential that the sheath be impermeable to water, provided that it prevents the passage through the space between itself and the tensioner of the cement particles coming from the surrounding concrete; if water enters this space, it flows along the length of the tensioner.
However, when the discontinuous layer is produced. by means of relatively expensive lubricating elements, such as polytetrafluoroethylene, it may be economically advantageous to reduce the number of these to a minimum, to three for example. In such a case the sheath should be about as thick as if it were not supported and should be wound on additional threads which are gradually removed as the winding advances in order to maintain the 'space between the sheath and the tensioner where this sheath does not cover the lubricating threads.
The single figure of the drawing represents by way of example an embodiment of the device forming the subject of the invention.
The device shown comprises a tensioner 1 consisting of a bundle of high-strength steel wires 2 arranged approximately in circular rows, the interstices between the wires being filled with a hardenable material, but which is in the uncured state, for example by dry cement. This bundle of steel wires is tightly wrapped by a helical winding 3 made of steel tape wound under tension, which tape can be corrugated, as shown.
On this hooping 3 is applied a discontinuous layer consisting of lubricating threads 4, for example made of one of the materials mentioned above, these threads being spaced from each other in helices exhibiting a relatively small inclination angle by compared to wires 1.
The wires 4 are distributed equidistantly over the hoop 3 and they are themselves surrounded by a sheath 5 formed by a second helical hoop made of a steel tape; during winding this tape passes between rollers which impart longitudinal corrugations to it, as shown at 6, with the aim of stiffening it and improving the connection between the tape and the concrete which surrounds it.
In use, this tensioning device is first of all placed in the required manner in the casing in which the concrete is to be poured. The concrete is then poured into the formwork and when it has set to a sufficient degree of consistency to withstand the prestressing forces, the ends of the tensioner 1 are clamped in suitable tensioning devices, for example hydraulic jacks, then the required voltage is applied. During power-up, the relative sliding between the friction ring 3 and the sheath 5 is facilitated by the lubricating threads 4.
The ends of the tensioner are then anchored in the known manner, then cement mortar is injected by one end of the device or by both between the hoop 3 and the sheath 5 so that the along the tensioner, thus fills all the spaces between the wires 4 and, once taken, binds the hoop 3 to the sheath 5.
At the same time, water is injected into the tensioner 1 through one or both ends thereof in order to wet the dry cement which fills the interstices between the threads 2 so that once taken this cement energetically binds the threads with each other and with the hooping 3.
It should be noted that one can use a metallic tape made of a metal other than steel. When an excellent bond is an essential condition, an aluminum tape can be used because this metal reacts chemically with the cement enclosed by the tensioner and with the cement mortar injected between the hoop 3 and the sheath 5 In addition, aluminum provides excellent protection against corrosion of steel wires since if any electronic phenomenon occurs, it is the aluminum which is sacrificed and which is deposited on the steel. .
It is generally desirable that the lubricating threads are not exactly parallel to the steel threads of the tensioner because the latter is intended to bear on said lubricating threads and it is advisable to avoid any risk of bursting of the surrounding hoop. the tensioner. But as soon as the lubricating threads of the tensioner are wound in a helix, the danger in question is avoided to a very great extent.
When the lubricating threads are thus arranged in a helix, the winding pitch is preferably different from that of the two steel tape windings which respectively constitute the internal hoop 3 and the external sheath 5.
Instead of applying to the bundle of high strength steel wires a first winding under tension of a steel tape in the above-described manner, it is possible to use a winding of fabric, for example of a glass wool or linen cloth fabric, in which case it is possible to apply to the winding thus produced an additional hooping of metal wire to ensure resistance to abrasion during handling.
In another embodiment, the lubricating wires run parallel to the high-strength steel wires of the tensioner, but are arranged at a small distance from each other, for example 3 mm from axis to axis, while the The outer winding which forms the sheath and which is thus supported at points very close to each other is itself formed by a fabric wound under tension. In this embodiment, the outer fabric winding can still be protected by an outer metal wire hoop.
In yet another variant, the corrugated steel ribbons which respectively constitute the hooping 3 and the sheath 5 are rolled in helices of different or opposite pitches, while the lubricating threads 4 are replaced by a strip made of a lubricating material. mesh open and wound between the two windings of steel tape.
As a variant, the discontinuous layer can be constituted by a metallic wire wound in a helix on the internal hooping, this wire itself not being lubricated, while the external surface of the internal hooping and the internal surface of the sheath are coated with a dry lubricant. The corrugations of the steel bands provide a mechanical interlock with the hardened cement mortar in order to achieve the proper bond.
It is advantageous that the high strength steel wires of the tensioning device are given a slight twist of about one turn per 10 meters of the length of the tensioner to allow the latter to be wound without tiring any of the wires.
When the discontinuous layer consists of lubricating threads wound in a helix, the rolling pitch of these threads must not be too tight so as not to inadmissibly lengthen the path of the cement mortar when the latter is injected. from one end. This condition is generally satisfied when each of the lubricating threads makes a complete revolution over a length of the order of 3 to 4 times the diameter of the tensioner on which it is wound.
In the use of the device described, the connection between the tensioner and the sheath can be improved if the mortar or other equivalent material injected between these two members is of such a nature that it expands slightly during setting. Such a material can consist of Portland cement mixed with aluminum powder. It should be noted that the tensioner of the prestressing device can also consist of a solid steel bar or a cable made of steel wires.