EP0166651A2 - Perfectionnements aux dispositifs d'ancrage des câbles et à leurs procédés d'établissement - Google Patents

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EP0166651A2
EP0166651A2 EP85401172A EP85401172A EP0166651A2 EP 0166651 A2 EP0166651 A2 EP 0166651A2 EP 85401172 A EP85401172 A EP 85401172A EP 85401172 A EP85401172 A EP 85401172A EP 0166651 A2 EP0166651 A2 EP 0166651A2
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strand
jaw
thrust
anchoring
spacers
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Pierre Jartoux
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Freyssinet International STUP SA
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    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices
    • E04C5/122—Anchoring devices the tensile members are anchored by wedge-action
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T24/00—Buckles, buttons, clasps, etc.
    • Y10T24/39—Cord and rope holders
    • Y10T24/3909—Plural-strand cord or rope
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T24/39—Cord and rope holders
    • Y10T24/3969—Sliding part or wedge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/70—Interfitted members
    • Y10T403/7047—Radially interposed shim or bushing
    • Y10T403/7051—Wedging or camming
    • Y10T403/7052—Engaged by axial movement
    • Y10T403/7054—Plural, circumferentially related shims between members

Definitions

  • the invention relates to cable anchoring devices composed of multiple strands, each strand may itself be constituted by a wire or by a strand of twisted son, said cables being intended to be tensioned, in particular in order to ensure the prestressing of a concrete body or the suspension of a structure such as a bridge (guy lines).
  • the axial thrusts applied to the different jaws are generated individually.
  • the object of the invention is, above all, to remedy this drawback by making it possible to obtain, very simply from a single thrust member, tightenings of identical intensity on the different strands.
  • the anchoring devices are characterized in that they comprise a single thrust member disposed axially opposite the different jaws and a plurality of spacers interposed axially each between said member and a jaw around the end of strand clamped by this jaw, said spacers being identical to each other, made of a metal or alloy whose deformation / stress characteristic has a long plastic flow bearing and dimensioned in such a way that at the end of the thrust the deformation of each of them has reached, but not exceeded, the stage of its plastic flow.
  • each strand on the block is ensured with the aid of a split frustoconical jaw surrounding this strand and the narrowest portion of which is housed in the complementary flared end 4 of a hole 5 hollowed out in the block and traversed right through by the strand.
  • each jaw 3 projects axially on the face A of the block 1, where the flared ends open 4, and the ends of the strands 2 surrounded by the jaws themselves project axially on these ends the wider.
  • each jaw The radial tightening of each jaw around the strand which it surrounds is ensured by a wedge effect by biasing this jaw when driven axially into its housing.
  • this axial stress is generated by the very tension of the strand due to the friction which exists between this strand and the internal face of the jaw.
  • the tension of the cable can contribute to the axial stress of the jaw, but it is not the main cause of it and this tension can even be zero during the establishment of the anchoring according to the present invention, the cable not energized until a later phase.
  • Such a measure makes it possible to dissociate the solidity of the anchorage and the tension of the cable, which is precious in cases where said tension can be greatly reduced, or even eliminated, during the service of the cable itself: such a situation occurs by example when receiving a shock from a suspension bridge shroud, shock caused for example by an earthquake, by a tornado or by the loss of control of a heavy vehicle.
  • the biasing of each jaw upon axial insertion is obtained by exerting an axial thrust on this jaw and the invention makes it possible to ensure the thrusts corresponding to the different jaws using a single thrust member 6, even if the number of these jaws is greater than three, which is the most general case, the only one considered here.
  • the deformation d is first of all very small and proportional to the stress (portion 8 of the curve). Then from the moment when the stress c reaches a given threshold E, or elastic limit, the deformation d increases very quickly for insignificant increases in the stress c (level 7) and this until reaching a new threshold E ′, or plastic flow limit, beyond which it is again necessary to substantially increase the stress c in order to increase the deformation d (portion 9 of the curve).
  • Each of these thrusts p is indeed equal to the difference between the thrust P exerted by the member 6 on each spacer 10 and the portion E, of this thrust P, necessary to partially crush said spacer: or each of the two values P and E is the same for all spacers.
  • each spacer 10 is constituted by a ring and preferably by a tube section and its plastic deformation has the effect of inflating it radially as visible in FIGS. 2 and 4.
  • each axial thrust force p exerted on a jaw 3 is strictly independent of the tension force exerted on the corresponding strand 2 and the resistance of this strand.
  • this pushing force p can be chosen to be greater than the maximum value of the tensioning force capable of being exerted during service on the strand 2, the corresponding spacer 10 then being of course dimensioned accordingly: one is then sure that the anchoring of the strand will be ensured regardless of the extent of the fluctuations in the tension exerted on this strand during service, even if this tension is canceled.
  • this member 6 is advantageously housed, which is preferably constituted by a thick plate, pierced right through or partially with holes 12 for give passage to the ends of the strands 2 so that these ends do not abut against this plate -, inside a sleeve 11 internally threaded integral with the block 1 and said member 6 is locked in this position using of a ring 13 (fig. 2) externally threaded, bearing axially on this member and screwed into the sleeve 11.
  • All of the elements 1, 3, 6, 10, 11 and 13 form a one-piece anchoring head in which the different strands 2 are all anchored securely with identical resistances to tearing: it is this head which will then be anchored itself in the portions of structures to be fitted, which is why it has all the appropriate ranges 14.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'ancrage pour un câble à brins multiples (2) comportant un bloc (1) dans lequel ces brins sont ancrés individuellement par serrage radial autour de chaque brin d'un mors tronconique fendu (3) entourant ce brin et logé dans un évidement complémentaire (4) du bloc. Ce dispositif comprend un organe de poussée unique (6) disposé axialement en regard des différents mors (3) et une pluralité d'entretoises (10) interposées axialement chacune entre ledit organe (6) et un mors (3) autour du bout de brin (2) serré par ce mors, lesdites entretoises (10) étant identiques entre elles, constituées en un métal ou alliage dont la caractéristique déformation/contrainte présente un long palier d'écoulement plastique, et dimensionnées de façon telle qu'à la fin de la poussée la déformation de chacune d'elles ait atteint, mais non dépassé, le stade de son écoulement plastique.

Description

  • L'invention concerne les dispositifs d'ancrage des câbles composés de brins multiples, chaque brin pouvant être lui-même constitué par un fil ou par un toron de fils torsadés, lesdits câbles étant destinés à être tendus, notamment en vue d'assurer la précontrainte d'un corps en béton ou la suspension d'un ouvrage tel qu'un pont (haubans).
  • Elle vise également les procédés pour établir les dispositifs du genre en question.
  • Elle concerne plus particulièrement, parmi ces dispositifs, ceux dans lesquels les différents brins du câble sont ancrés individuellement sur un même bloc par serrage radial autour de chacun de ces brins d'un mors tronconique fendu entourant ce brin et logé dans un évidement complémentaire du bloc, le serrage en question étant assuré au moins en partie par application d'une poussée axiale sur la grande base dudit mors.
  • Avec les modes de réalisation connus des dispositifs d'ancrage considérés, les poussées axiales appliquées sur les différents mors sont engendrées individuellement.
  • En effet, il n'est guère possible d'assurer à l'aide d'un seul organe de poussée des serrages d'intensités identiques pour les différents mors et brins d'un même câble lorsque le nombre de ces brins est supérieur à trois, comme c'est le cas le plus général dans la pratique, ledit nombre dépassant généralement dix et pouvant atteindre, ou même dépasser, la centaine : un tel organe unique ne peut en effet s'appliquer initialement, c'est-à-dire avant de commencer à exercer véritablement sa poussée, qu'au maximum sur les trois mors qui font le plus saillie axialement sur le bloc d'ancrage, mors qui définissent le plan de départ du serrage.
  • Par conséquent, même si les autres mors sont tous atteints dans la suite par l'organe de poussée, leurs courses axiales totales de serrage sont inférieures à celles des trois premiers mors et il en est de même des forces de serrage résultantes.
  • L'invention a pour but, surtout, de remédier à cet inconvénient en permettant d'obtenir très simplement à partir d'un organe de poussée unique des serrages d'intensité identique sur les différents brins.
  • A cet effet, les dispositifs d'ancrage selon l'invention sont caractérisés en ce qu'ils comprennent un organe de poussée unique disposé axialement en regard des différents mors et une pluralité d'entretoises interposées axialement chacune entre ledit organe et un mors autour du bout de brin serré par ce mors, lesdites entretoises étant identiques entre elles, constituées en un métal ou alliage dont la caractéristique déformation/contrainte présente un long palier d'écoulement plastique et dimensionnées de façon telle qu'à la fin de la poussée la déformation de chacune d'elles ait atteint, mais non dépassé, le stade de son écoulement plastique.
  • Dans les modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
    • - les entretoises sont des bagues,
    • - les bagues sont des tronçons tubulaires,
    • - les entretoises sont constituées en acier doux,
    • - à la fin de la poussée une butée liée rigidement au bloc d'ancrage est maintenue appliquée contre l'organe de poussée, lui-même appliqué contre les entretoises, afin de l'empêcher de s'écarter dudit bloc.
    • - la butée selonl'alinéa précédent est un anneau fileté extérieurement vissé dans un manchon fileté intérieurement contenant l'organe de poussée et solidaire du bloc d'ancrage.
  • L'invention pourra de toute façon être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ain. si que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin ne présentent aucun caractère limitatif.
    • Les figures 1 et 2, de ce dessin, montrent schématiquement un dispositif d'ancrage d'un câble à brins multiples établi conformément à l'invention, respectivement au cours de son établissement et après celui-ci.
    • Les figures 3 et 4 montrent, à plus grande échelle,un détail de ce dispositif d'ancrage, dans respectivement les mêmes situations que les figures 1 et 2.
    • La figure 5 est un graphique faisant apparaître une propriété exploitée selon l'invention.
  • On se propose d'ancrer sur un bloc métallique 1 les brins multiples parallèles 2, de nombre supérieur à trois composant un câble lui-même destiné à être tendu en vue de constituer par exemple une armature de précontrainte pour un corps en béton ou un hauban de suspension de pont.
  • D'une façon connue en soi, l'ancrage de chaque brin sur le bloc est assuré à l'aide d'un mors tronconique fendu entourant ce brin et dont la portion la plus étroite est logée dans l'extrémité évasée complémentaire 4 d'un trou 5 évidé dans le bloc et traversé de part en part par le brin.
  • L'extrémité la plus large de chaque mors 3 fait alors axialement saillie sur la face A, du bloc 1, où débouchent les extrémités évasées 4, et les bouts des brins 2 entourés par les mors font eux-mêmes axialement saillie sur ces extrémités les plus larges.
  • Le serrage radial de chaque mors autour du brin qu'il entoure est assuré par un effet de coin en sollicitant ce mors à l'enfoncement axial dans son logement.
  • Dans les réalisations habituelles, cette sollicitation axiale est engendrée par la tension même du brin du fait du frottement qui existe entre ce brin et la face interne du mors.
  • Dans le cas présent, la tension du câble peut contribuer à la sollicitation axiale du mors, mais elle n'en est pas la cause essentielle et cette tension peut même être nulle lors de l'établissement de l'ancrage selon la présente invention, le câble n'étant mis sous tension que lors d'une phase ultérieure.
  • Une telle mesure permet de dissocier la solidité de l'ancrage et la tension du câble, ce qui est précieux dans les cas où ladite tension peut être fortement amoindrie, voire annulée, au cours du service même du câble : une telle situation se produit par exemple lors de la réception d'un choc par un hauban de pont suspendu, choc par exemple provoqué par un séisme, par une tornade ou par la perte de contrôle d'un véhicule poids lourd.
  • Ici la sollicitation de chaque mors à l'enfoncement axial est obtenueen exerçant une poussée axiale sur ce mors et l'invention permet d'assurer les poussées correspondant aux différents mors à l'aide d'un organe de poussée unique 6, même si le nombre de ces mors est supérieur à trois, ce qui est le cas le plus général, seul envisagé ici.
  • Vu les différences inévitables qui existent entre les cotes des brins 2, mors 3 et logements 4, les hauteurs correspondant aux saillies axiales respectives des différents mors 3 sur la face A sont différentes.
  • Si donc l'organe de poussée 6 était appliqué directement sur ces différents mors 3, il ne pourrait atteindre au maximum, parmi ces mors, avant de commencer à exercer véritablement sa poussée, que les trois mors faisan le plus saillie sur la face A.
  • Les course axiales alors imposées à ces trois mors par l'organe 6 seraient plus longues que celles imposées aux autres mors, les intensités des serrages réalisés sur les différents brins ne seraient donc pas identiques entre elles et la tension globale exercée sur le câble composé de ces brins au cours de son service ne pourrait pas être répartie uniformément entre ces brins, de sorte que certains d'entre eux risqueraient d'être trop sollicités à la tension alors que d'autres, au contraire, seraient exploités au-dessous de leur capacité.
  • Pour remédier à cet inconvénient, on exploite ici les propriétés que présentent certains métaux ou alliages, tels que l'acier doux,les alliages d'aluminium ou de cuivre, de présenter un long palier d'écoulement plastique 7 (fig.5) dans la courbe qui représente leur déformation en compression d (déformation exprimée en pourcentages de raccourcissement) en fonction de la contrainte c appliquée sur eux.
  • En d'autres termes, si l'on augmente progressi- vement ladite contrainte c, la déformation d est d'abord très faible 'et proportionnelle à la contrainte (portion 8 de la courbe). Puis à partir de l'instant où la contrainte c atteint un seuil E donné, ou limite d'élasticité, la déformation d croît très rapidement pour des augmentations insignifiantes de la contrainte c (palier 7) et ce jusqu'à atteinte d'un nouveau seuil E', ou limite d'écoulement plastique, au-delà duquel il faut à nouveau accroître sensiblement la contrainte c pour augmenter la déformation d (portion 9 de la courbe).
  • Cette propriété est exploitée selon l'invention en interposant entre l'organe de poussée 6 et les différents mors 3 des entretoises 10 constituées en un tel métal ou alliage, ces entretoises étant choisies de façon telle qu'à la fin de la poussée exercée par l'organe 6, la déformation de chacune d'elles ait atteint, mais non dépassé, le stade de l'écoulement plastique.
  • Ce résultat suppose qu'à la fin de la poussée :
    • - le raccourcissement de l'entretoise placée contre le mors faisant initialement le plus saillie sur la face A soit inférieur à celui correspondant à la limite plastique E',
    • - et que le raccourcissement de l'entretoise placée contre le mors faisant initialement le moins saillie sur la face A soit supérieur à celui correspondant à la limite élastique E.
  • On est sûr alors que les forces de poussée axiales p appliquées respectivement sur les différents mors 3 sont pratiquement identiques entre elles et que, par conséquent, tous les brins 2 sont ancrés dans le bloc 1 avec la même force de serrage.
  • Chacune de ces poussées p est en effet égale à la différence entre la poussée P exercée par l'organe 6 sur chaque entretoise 10 et la portion E, de cette poussée P, nécessaire pour écraser partiellement ladite entretoise : or chacune des deux valeurs P et E est la même pour toutes les entretoises.
  • Dans le mode de réalisation préféré, chaque entretoise 10 est constituée par une bague et de préférence par un tronçon de tube et sa déformation plastique a pour effet de la gonfler radialement comme visible sur les figures 2 et 4.
  • Il est à noter que chaque force de poussée axiale p exercée sur un mors 3 est rigoureusement indépendante de la force de tension exercée sur le brin 2 correspondant et de la résistance de ce brin.
  • En particulier cette force de poussée p peut être choisie supérieure à la valeur maximale de la force de tension susceptible d'être exercée en cours de service sur le brin 2, l'entretoise correspondante 10 étant alors bien entendu dimensionnée en conséquence : on est alors sûr que l'ancrage du brin sera assuré quelle que soit l'étendue des fluctuations de la tension exercée sur ce brin en cours de service, même si cette tension s'annule.
  • Il convient de maintenir l'organe de poussée 6 en sa position de fin de poussée pour s'opposer au retour élastique des déformations engendrées dans les entretoises 10 par ladite poussée et pour conserver la valeur élevée et l'identité des forces d'ancrage réalisées entre les différents brins 2 et le bloc 1.
  • A cet effet, on loge avantageusement cet organe 6, - qui est de préférence constitué par une plaque épaisse, percée de part en part ou partiellement de trous 12 pour livrer passage aux bouts des brins 2 de façon telle que ces bouts ne viennent pas buter contre cette plaque -, à l'intérieur d'un manchon 11 fileté intérieurement solidaire du bloc 1 et on verrouille ledit organe 6 en cette position à l'aide d'un anneau 13 (fig. 2) fileté extérieurement, prenant appui axialement sur cet organe et vissé dans le manchon 11.
  • L'effort nécessaire pour assurer ledit maintien en place est très faible par rapport à celui nécessaire pour exercer la poussée P ci-dessus.
  • L'ensemble des éléments 1, 3, 6, 10, 11 et 13 forme une tête d'ancrage monobloc dans laquelle les différents brins 2 sont tous ancrés solidement avec des résistances identiques à l'arrachement : c'est cette tête qui sera ensuite ancrée elle-même dans les portions d'ouvrages à équiper, ce pour quoi elle présente toutes portées 14 appropriées.
  • Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment :
    • - celles où l'on établirait un pré-ancrage entre chaque brin 2 et le bloc 1, en sollicitant axialement chaque mors 3 à l'enfoncement dans son logement 4 par l'exercice d'une tension préalable sur le brin correspondant, les ancrages assurés par poussée axiale sur les différents mors conformément à la présente invention n'étant plus alors que des compléments d'ancrage exécutés notamment à des fins de sécurité, la pièce de butée 13 ci-dessus devenant alors inutile puisqu'il n'y a plus alors de risque de retour en arrière des mors en fin de serrage,
    • - celles où le bloc dans lequel sont ancrés les différents brins 2 du câble ne serait pas constitué par un élément unique mais par plusieurs éléments superposés conformément aux enseignements du brevet FR. 80 25 757 de la demanderesse.

Claims (10)

1 - Dispositif d'ancrage pour un câble à brins multiples (2) comportant un bloc (1) dans lequel ces brins sont ancrés individuellement par serrage radial autour de chaque brin d'un mors tronconique fendu (3) entourant ce brin et logé dans un évidement complémentaire (4) du bloc, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de poussée unique ( 6) disposé axialement en regard des différents mors (3). et une pluralité d'entretoises (10) interposées axialement chacune entre ledit organe (6) et un mors (3) autour du bout de brin (2) serré par ce mors, lesdites entretoises (10) étant identiques entre elles, constituées en un métal ou alliage dont la caractéristique déformation/ contrainte présente un long palier d'écoulement plastique, et dimensionnées de façon telle qu'à la fin de la poussée la déformation de chacune d'elles ait atteint, mais non dépassé, le stade de son écoulement plastique.
2 - Dispositif d'ancrage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les entretoises (10) sont des bagues.
3 - Dispositif d'ancrage selon la revendication 2 caractérisé en ce que les bagues (10) sont des tronçons tubulaires.
4 - Dispositif selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les entretoises (10) sont constituées en acier doux.
5 - Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'une butée (13) liée rigidement au bloc d'ancrage (1) est maintenue appliquée contre l'organe de poussée (6) lui-même appliqué contre les entretoises (10), afin de l'empêcher de s'écarter dudit bloc.
6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la butée (13) est un anneau fileté extérieurement vissé dans un manchon fileté intérieurement (11) contenant l'organe de poussée (6) et solidaire du bloc d'ancrage (1).
7 - Procédé pour établir un dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé par la suite des étapes suivantes :
- on place axialement en regard de chaque mors (3) une entretoise métallique (10) du genre défini ci-dessus, autour du bout de brin (12) faisant saillie au-delà de ce mors,
- puis on place axialement un organe de poussée (6) en regard de la totalité desentretoises (10)
- et enfin on applique sur l'organe (6) la poussée d'ancrage (P).
8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'après avoir exercé la poussée d'ancrage (P) sur l'organe (6), on bloque ce dernier en sa position de fin de course.
9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'on donne à la poussée d'ancrage (P) une valeur telle que la poussée axiale (p) exercée sur chaque mors (3) soit supérieure à la tension maximale susceptible d'être exercée sur le brin correspondant (2) en cours de service.
10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que, avant d'exercer la poussée (P) sur les entretoises (10), on établit un pré-ancrage entre chaque brin (2) et le bloc (1) en sollicitant axialement chaque mors (3) à l'enfoncement dans son logement (4) par l'exercice d'une tension préalable sur le brin correspondant.
EP85401172A 1984-06-27 1985-06-13 Perfectionnements aux dispositifs d'ancrage des câbles et à leurs procédés d'établissement Expired EP0166651B1 (fr)

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FR8410158 1984-06-27

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EP0166651A3 EP0166651A3 (en) 1986-12-17
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DE (1) DE3571473D1 (fr)
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