CH651115A5 - Element d'ancrage a vis. - Google Patents

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CH651115A5 CH728/83A CH72883A CH651115A5 CH 651115 A5 CH651115 A5 CH 651115A5 CH 728/83 A CH728/83 A CH 728/83A CH 72883 A CH72883 A CH 72883A CH 651115 A5 CH651115 A5 CH 651115A5
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Illinois Tool Works
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Description

La présente invention concerne un élément d'ancrage qui est destiné à être fixé à l'intérieur d'un trou formé dans une structure de maçonnerie ou de béton qui est fabriquée en utilisant un agrégat relativement dur.
Les techniques de fixation de dispositifs, accessoires, appareillages, etc., à des structures de béton ou de maçonnerie ont utilisé des dispositifs, tels que des goujons qui sont insérés dans un trou formé préalablement dans la maçonnerie. Le dispositif d'ancrage du type goujon doit être actionné de manière quelconque pour créer un coincement ou une prise légère à l'intérieur des parois du béton pour offrir de façon appropriée une résistance à l'extraction dans de telles applications. Des progrès récents dans la technique de fixation à des structures de maçonnerie comprennent des éléments d'ancrage du type à vis qui entrent en contact par filetage avec les parois d'un trou formé dans la maçonnerie ou le béton. Des exemples de tels dispositifs d'ancrage à vis se trouvent dans les brevets tels que les brevets US N° 3 902 399 et 3 937 119.
Tandis que des dispositifs du type décrit dans ces brevets de l'art antérieur peuvent être utilisés avec quelques compositions de maçonnerie ou de béton, on s'est aperçu que dans certaines zones géographiques, on forme du béton ou de la maçonnerie à partir d'un agrégat de matières relativement dures telles que le granite ou analogues. Un tel matériau crée des problèmes aux éléments d'ancrage du type vis de l'art antérieur qui ne peuvent pénétrer les parois du trou ou bien des exigences relativement importantes de couple sont nécessaires pour produire les filets dans les parois. Le terme maçonnerie utilisé ici est général et inclut des matériaux de construction du type pierre et également, mais sans nécessairement de limitations à ces matériaux, du béton, de la brique, des matières céramiques, des matières de briques réfractaires, etc.
On a trouvé que même dans la technique encombrée des éléments de fixation filetés, il existe une relation unique entre les divers paramètres d'un élément de fixation par filetage dans le béton ou dans la maçonnerie qui puisse permettre à un tel élément de travailler efficacement et effectivement dans un béton fabriqué à partir d'un agrégat dur. A cet effet, l'élément de fixation selon la présente invention est défini par la revendication 1.
Les caractéristiques et avantages de la présente invention résulteront de la description qui va suivre de plusieurs formes de réalisation et qui est faite dans un but d'illustration seulement et non limitativement, sur la base des dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 est une vue latérale en élévation partiellement en section transversale de l'élément d'ancrage de la présente invention,
- la figure 2 est une vue partielle en section transversale à plus grande échelle dans le sens axial montrant l'élément d'ancrage et le trou le recevant; et
- la figure 3 est une vue ressemblant à celle de la figure 2 où on utilise une autre forme de réalisation de l'élément d'ancrage fileté.
L'élément d'ancrage fileté 10 comporte une tige qui inclut au moins un filet 12 produit sur la tige. Le filet est produit avec un angle d'hélice déterminé, un pas déterminé et un angle inclus déterminé et comprend une crête fortement tranchante 16 d'un diamètre de crête d'une valeur déterminée. Un trou 26 d'un diamètre déterminé est formé dans une structure de béton ou de maçonnerie 24 fabriquée à partir d'un agrégat relativement dur. Les paramètres et les dimensions de l'élément sont décrits en détail ci-après, mais il est suffisant de dire que l'élément a pour but final de fixer ou de serrer de quelque manière une plaque 28 à la structure de béton 24 en agrégat dur.
L'élément d'ancrage fileté 10 comprend une pointe effilée 13 pour faciliter son entrée dans le trou et il comprend également un certain type de surface de serrage sur une tête d'ac-tionnement 14 pour permettre l'insertion de l'élément de fixation dans la matière d'agrégat dur en appliquant un couple par des outils connus.
L'angle inclus de la forme filetée 12 est un paramètre important lors du calcul du système total. Une forme de filet
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12 ayant un sommet aigu 16 devrait produire un profil de filet en section transversale qui a un angle inclus, qui devrait être dans la gamme de 50 à 65°. Le filet ayant cet angle relativement important un une longévité et une résistance suffisantes pour pénétrer dans la matière dure de l'agrégat, contrairement aux filets de 30 à 40° à crête relativement aiguë qui avaient été suggérés pour une utilisation dans des matières à agrégat conventionnelles. La sélection de l'angle de filet A2 constitue l'un des paramètres importants de l'élément fileté du fait que l'angle de filet ne doit pas être assez petit et ainsi faible pour être mutilé ou courbé lors de l'application ou ne permettre qu'une pénétration faible ou pas du tout de pénétration dans la matière dure de l'agrégat, ou il ne doit pas être non plus assez grand pour nécessiter des couples de montage excessifs pouvant provoquer des déformations par torsion de l'élément d'ancrage.
Un autre paramètre vital à considérer lors du calcul de l'élément de fixation dans un agrégat dur est constitué par l'hélice du filet ou l'angle d'attaque qui est montré comme étant Ai à la figure 2. On a trouvé que cet angle Ai devrait se trouver dans la gamme de 6 à 8,5°. Cette gamme des paramètres de l'angle d'hélice a été trouvée comme étant suffisante pour la matière dure de l'agrégat. On a trouvé également que si l'angle d'hélice est plus faible que 6°, l'élément de fixation a une tendance à déchirer ou déformer les filets produits dans le trou. Même si les filets de l'élément de fixation sont capables de pénétrer dans le béton ou la maçonnerie, les forces combinées rotatives ou axiales de l'élément de fixation sur le béton peuvent produire des pressions excessives sur le filet formé dans le béton, ce qui provoque un affaissement du filet interne et élimine le contact par filetage. Au contraire, si l'angle d'hélice est plus grand qu'environ 8,5°, le couple permettant de faire pénétrer dans le béton l'élément de fixation sera trop important pour un équipement commercial normal et pourrait éventuellement mener à des déficiences par torsion de l'élément d'ancrage.
Une autre valeur importante est l'amplitude de la pénétration de la crête 16 du filet du dispositif. Une relation particulière entre le diamètre de crête Di et le diamètre de trou D2 s'est avérée critique en présence des deux paramètres ci-dessus, à savoir, l'angle inclus du filet et l'angle d'hélice. On a trouvé que si la profondeur d'entrée en contact «d» montré à la figure 2 est à peu près d'environ 0,05 Di (diamètre de crête), l'effet de combinaison de la relation unique des paramètres spécifiques «d», Di, D2, Ai et A2 non seulement permettra que l'élément fileté entre en contact fermement à l'intérieur des parois de l'agrégat dur, mais encore l'élément de fixation sera enfoncé sans mutilation ou dommage soit à la structure de béton, soit aux filets. Bien qu'il puisse sembler qu'un contact bien plus important soit nécessaire pour rendre maximale l'efficacité de l'élément de fixation, on doit comprendre qu'une telle profondeur maximale de contact peut ne pas du tout être faisable ou pratique, car on doit la réaliser en utilisant des techniques de vissage relativement normalisées qui peuvent nécessiter des couples anormalement élevés. On a ainsi déterminé que la valeur de pénétration de 0,05 Di fournit un élément de fixation fiable complet correspondant aux exigences des matières disponibles actuellement dans la technologie des éléments de fixation et des machines pour les installer. Il est donc évident qu'une relation entre le diamètre crête Di et le diamètre du trou D2 est critique, et que l'élément de fixation soit tel que le diamètre de trou D2 soit d'environ 0,9 fois la valeur du diamètre crête Di.
Un autre paramètre de l'élément qui s'est avéré important, est le nombre de pas des filets qui sont incrustés dans le béton, c'est-à-dire, essentiellement la pénétration axiale de la tige filetée dans le trou. On a trouvé qu'au moins approximativement, six pas d'un tel filet incrusté faisant partie d'un système calculé avec les paramètres ci-dessus sont importants pour obtenir un maximum de résistance à l'extraction de l'élément d'ancrage.
Le paramètre de calcul concernant le nombre de filets par unité de longueur, bien qu'il soit lié à l'angle d'attaque Ai, est également inclus dans les exemples spécifiques d'éléments de fixation calculés en accord avec la présente invention. Il s'est avéré que la valeur optimale de filets par unité de longueur ainsi que la valeur de l'angle d'hélice diminuent à mesure qu'augmente le diamètre nominal de l'élément de fixation.
Des exemples spécifiques de l'élément d'ancrage selon la présente invention vont maintenant suivre:
Diamètre nominal de l'élément d'ancrage 4,76 mm
Diamètre de crête 5,33 mm
Angle d'hélice 7,8°
Profondeur de l'incrustation du filet 0,25 mm
Nombre de spires pour 25,4 mm 11
Angle inclus de filet 60°
Diamètre nominal de l'élément d'ancrage 6,35 mm
Diamètre de crête 6,35 mm
Angle d'hélice 7,25°
Profondeur de l'incrustation du filet 0,32 mm
Nombre de spires pour 25,4 mm 10
Angle inclus du filet 60°
Diamètre nominal de l'élément d'ancrage 7,93 mm
Diamètre de crête 7,95 mm
Angle d'hélice 1,20°
Profondeur d'incrustation de filet 0,40 mm
Nombre de pires pour 25,4 mm 8
Angle inclus de filet 55°
Diamètre nominal de l'élément d'ancrage 9,52 mm
Diamètre de crête 9,52 mm
Angle d'hélice 6,9°
Profondeur de l'incrustation du filet 0,50 mm
Nombre de spires pour 25,4 mm 7
Angle inclus de filet 55°
On ne connaît pas entièrement les raisons de l'efficacité de la relation unique entre les paramètres notés ci-dessus, mais on croit que ceci provient d'une combinaison des paramètres permettant de fournir le contact de surface optimale entre les filets et la maçonnerie ou le béton sans augmenter sensiblement les exigences de couple et sans rendre maximale la résistance à l'extraction de l'élément installé.
Le diamètre de fond de filet D3 doit également faire partie de calcul complet des dimensions de l'élément et on a déterminé qu'une relation entre le diamètre de crête Di et le diamètre de fond de filet D3 devrait être à peu près telle que D3 soit égal à 0,75 Di pour fournir l'espace nécessaire entre l'élément de fixation fileté 10 et les parois du trou de béton 26. La poussière ou les débris 30 produits durant l'incrustation de l'élément de fixation constituent également un ingrédient important faisant partie du système de fixation et la distance entre le diamètre de fond de filet D3 et le diamètre de trou D2 doit être telle qu'on puisse recueillir la poussière et fournir une valeur suffisante d'entassement de la poussière pour qu'elle agisse comme une force secondaire de frottement et de fixation à l'intérieur du système.
Un autre paramètre qui s'est avéré important pour la production d'un élément approprié de fixation dans une maçonnerie fabriquée à partir d'un agrégat dur, est la vitesse de rotation et le couple appliqué à l'élément d'ancrage durant
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son insertion dans le trou. Des vitesses typiques de rotation des équipements utilisés généralement pour enfoncer des éléments de fixation filetés ou avec des marteaux à percussion sont situées dans les environs de 1500 t/min. On a trouvé que des éléments d'ancrage du type décrit sont appliqués avantageusement à des vitesses et un couple qui seraient considérés respectivement comme étant faibles et élevé dans la technique. Par exemple, une vitesse de rotation ne dépassant pas généralement 250 t/min, en conjonction avec un couple dans les environs de 0,86 Nm, fournit une fixation appropriée à l'élément d'ancrage.
En ce qui concerne maintenant la figure 3, on y montre une autre forme de réalisation de l'élément de fixation et les mêmes numéros de référence désignent les mêmes pièces que précédemment dans les mêmes circonstances, mais avec l'adjonction de l'indice prime. On trouve ainsi selon la présente invention un second filet en hélice 20' qui est intercalé entre le premier filet en hélice 12'. Ce filet en hélice 20' a un angle inclus beaucoup plus aigu désigné par A'3 et il et de préférence dans la gamme allant de 30 à 50°. Avec cet angle inclus s plus petit, la quantité de poussières ou de débris de béton 30 peut être maximale et cependant fournir une influence de stabilisation en centrant l'élément et ainsi en augmentant au maximum l'efficacité et l'utilité du système total décrit ci-dessus.
Tandis que plusieurs des paramètres ci-dessus destinés à io des systèmes calculés spécifiquement peuvent être trouvés individuellement dans certains des dispositifs filetés de l'art antérieur, il est à noter que les paramètres particuliers qu'on trouve dans chaque système constituent une combinaison produisant un résultat nouveau et inattendu qui est appliqué 15 à l'incrustation de filets de dispositifs de fixation dans du béton d'agrégat dur.
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1 feuille dessins

Claims (10)

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1. Elément d'ancrage à vis destiné à être retenu dans un trou (26) d'un diamètre déterminé (D2) formé dans une surface de support (24) en maçonnerie, caractérisé en ce qu'il comprend une tige, une tête (14) à une extrémité et une partie de pénétration (13) dans la surface de support, la tête (14) ayant des surfaces permettant sa rotation, un filetage hélicoïdal (12) ayant un diamètre de crête déterminé (Di), étant formé sur la tige et s'étendant à partir de la partie de pénétration vers la tête, le filet héliocïdal ayant une forme en V en .section transversale, les flancs du filet étant disposés selon un angle compris entre 50 et 65°, le filet hélicoïdal ayant un angle d'attaque compris entre 6 et 8,5°, de telle sorte que l'élément d'ancrage puisse être vissé dans le trou par la production d'un taraudage correspondant dans la paroi du trou.
2. Elément d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de spires par 25,4 mm de longueur de tige et la valeur du diamètre de crête (Di) sont égaux respectivement à 11 et 5,33 mm.
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REVENDICATIONS
3. Elément d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de spires par 25,4 mm de longueur de tige et le diamètre de crête (Di) sont respectivement égaux à 10 et 6,35 mm.
4. Elément d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de spires par 25,4 mm de longueur de tige et le diamètre de crête (Di) sont respectivement égaux à 8 et 8,38 mm.
5. Elément d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de spires par 25,4 mm de longueur de tige et le diamètre de crête (Di) sont respectivement égaux à 7 et 9,52 mm.
6. Elément d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filet continu s'étend sur 6 pas pour rendre maximale la résistance à l'extraction de l'élément d'ancrage.
7. Elément d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un second filet continu hélicoïdal le long de la tige, depuis la partie de pénétration (13) jusqu'à la tête (14), le second filet hélicoïdal ayant un diamètre de crête inférieur au diamètre de crête du premier filet et sensiblement égal au diamètre déterminé du trou, le second filet étant défini par un angle compris entre 30 et 55°.
8. Utilisation de l'élément d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle comprend les étapes consistant à former un trou d'un diamètre déterminé dans la maçonnerie, à faire pénétrer par vissage l'élément d'ancrage à l'intérieur du trou en introduisant axialement l'élément avec une vitesse de rotation ne dépassant pas 25 t/min avec un couple qui n'est pas inférieur à 0,86 Nm.
9. Utilisation selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'élément d'ancrage a un diamètre de crête (Di) permettant d'avoir une relation égale à 0,9 entre le diamètre de trou (D2) et le diamètre de crête (Di).
10. Utilisation selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'élément d'ancrage est vissé dans le trou sur une distance d'au moins 6 pas.
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