FR2545130A1 - Device for anchoring a prestressing cable at an intermediate point of a concrete structure - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif d'ancrage d'un câble de précontrainte en un point intermédiaire d'un ouvrage en béton
L'invention concerne un dispositif d'ancrage d'un câble de précontrainte en un point intermédiaire d'un ouvrage en béton.Device for anchoring a prestressing cable at an intermediate point of a concrete structure
The invention relates to a device for anchoring a prestressing cable at an intermediate point of a concrete structure.
On sait que le béton des ouvrages précontraints par post-tension est maintenu en état de compression permanente par des câbles en acier dur, tendus en prenant appui sur le béton durci (voir figure 1). We know that the concrete of structures prestressed by post-tensioning is maintained in a state of permanent compression by hard steel cables, stretched by bearing on the hardened concrete (see figure 1).
Lorsqu'un ouvrage V1 doit recevoir une force de précontrainte constante sur toute sa longueur, les câbles C1 s'étendent généralement sur toute cette longueur, et leurs appuis sur le béton s'effectuent sur les faces terminales F1 de l'ouvrage. La réalisation de ces appuis n'offre alors pas de difficulté particulière.When a structure V1 must receive a constant prestressing force over its entire length, the cables C1 generally extend over this entire length, and their supports on the concrete are effected on the terminal faces F1 of the structure. The realization of these supports does not then offer any particular difficulty.
il n'en va pas de même lorsque chaque câble C2 (voir figure 2) ne s'étend que sur une fraction de la longueur d'un ouvrage V2, par exemple lorsque la force de précontrainte doit varier le long de celui-ci ; il faut alors trouver un appui intermédiaire. Cet appui est réalisé habituellement au moyen d'un dispositif connu comportant - des moyens de prise d'appui et de répartition de l'effort d'appui occupant une partie d'une face F2 de l'ouvrage en béton autour d'une extrémité de la gaine G2 du cable de précontrainte pour répartir l'effort d'appui dans une partie de la masse de cet ouvrage à partir de cette face, - et des moyens de fourniture d'appui portés par ces moyens de répartition d'effort pour fournir un appui à une plaque métallique d'appui PA2 perpendiculaire à cette gaine et percée d'un orifice central pour le passage du câble, de manière à permettre de passer le câble dans la gaine, de le mettre en tension en prenant appui sur cette plaque, de le maintenir en tension en bloquant son extrémité dans une tête d'ancrage métallique TA s'appuyant sur cette plaque, et de le bloquer sur toute sa longueur en injectant du mortier dans la gaine. the same does not apply when each cable C2 (see FIG. 2) extends only over a fraction of the length of a structure V2, for example when the prestressing force must vary along it; it is then necessary to find an intermediate support. This support is usually carried out by means of a known device comprising - support gripping means and distribution of the support force occupying part of a face F2 of the concrete structure around one end of the sheath G2 of the prestressing cable to distribute the support force in a part of the mass of this structure from this face, - and support supply means carried by these force distribution means for provide support for a metal support plate PA2 perpendicular to this sheath and pierced with a central hole for the passage of the cable, so as to allow the cable to pass through the sheath, to tension it by taking support on this plate, keep it in tension by blocking its end in a metal anchoring head TA resting on this plate, and block it over its entire length by injecting mortar into the sheath.
Ce dispositif connu est constitué par un "bossage" 3 du béton de l'ouvrage ctest-à dire par une saillie formée par ce béton sur la face F2. Cette saillie constitue lesdits moyens de fourniture d'appui car l'une de ses faces reçoit la plaque d'appui PAZ. Une boite d'épanouissement BE2 est disposée dans le bossage à l'extrémité de la gaine G2 pour l'épanouissement des éléments de l'armature de précon- trainte C2. This known device is constituted by a "boss" 3 of the concrete of the structure, that is to say by a projection formed by this concrete on the face F2. This projection constitutes said support supply means because one of its faces receives the PAZ support plate. A development box BE2 is arranged in the boss at the end of the sheath G2 for the development of the elements of the prestressing frame C2.
La face virtuelle de ce bossage, (c'est-à-dire celle qui forme la frontière entre le volume du bossage et celui de l'ouvrage) constitue lesdits moyens de prise d'appui et de répartition d'effort, la transmission de l'effort résultant de la continuité du béton et de la présence d'armatures passives, non représentées, traversant cette face virtuelle. The virtual face of this boss, (that is to say that which forms the border between the volume of the boss and that of the structure) constitutes said means for taking support and distributing force, transmitting the force resulting from the continuity of the concrete and the presence of passive reinforcements, not shown, crossing this virtual face.
Ce dispositif connu présente divers inconvénients :
Les formes du béton sont ccoinpliquées et encombrantes ; il en résulte un prix élevé. Dans le cas fréquent où le bossage est intérieur à un caisson, son encombrement gêne la rétraction des coffrages nécessaire pour le décoffrage. Si le nombre de points d'ancrage est important le poids des bossages alourdit l'ouvrage de manière sensible.This known device has various drawbacks:
Concrete forms are complicated and cumbersome; this results in a high price. In the frequent case where the boss is inside a box, its size hinders the retraction of the forms necessary for formwork. If the number of anchor points is large, the weight of the bosses significantly increases the structure.
Les efforts introduits par la force appui de l'armature de précontrainte dans le béton requièrent des armatures passives de section importante, qui nuisent à un bon remplissage des coffrages ; il en résulte que ces éléments sont difficiles à bétonner, et donnent souvent lieu à des défauts, tels que des "nids de cailloux" dépourvus de mortier de liaison. Ces armatures passives sont notamment étudiées dans les "Annales de l'institut technique du bâtiment et des traVaux publics de Février 1981. The forces introduced by the bearing force of the prestressing reinforcement in the concrete require passive reinforcements of large section, which affect good filling of the forms; it follows that these elements are difficult to concrete, and often give rise to defects, such as "pebble nests" devoid of bonding mortar. These passive reinforcements are studied in particular in the "Annals of the technical institute of building and public works of February 1981.
L'introduction d'une force ooncentrée en un point intermédiaire d'une structure telle que poutre, arc, dalle, ou coque, introduit, au-delà de l'ancrage, des contraintes de traction qui peuvent engendrer une fissuration du béton ; il est donc nécessaire de disposer des armatures passives, afin de prévenir des désordres éventuels, ce qui augmente le court de construction. The introduction of a concentrated force at an intermediate point of a structure such as a beam, arch, slab, or shell, introduces, beyond the anchoring, tensile stresses which can cause cracking of the concrete; it is therefore necessary to have passive reinforcement, in order to prevent possible disorders, which increases the construction short.
La présente invention a pour but la réalisation d'un dispositif d'ancrage d'un câble de précontrainte en un point intermédiaire d'un ouvrage bétonné, de poids, de coût et d'encombrement diminués, et ne necessitant qu'une densité modérée d'armatures passives au sein du béton qui reçoit l'effort d'appui. The object of the present invention is to produce a device for anchoring a prestressing cable at an intermediate point of a concrete structure, of reduced weight, cost and size, and requiring only a moderate density. passive reinforcement within the concrete which receives the support force.
Elle a pour objet un dispositif comportant, comme le dispositif connu précédemment mentionné, des moyens de répartition d'effort et des moyens de fourniture d'appui, et caractérisé par le fait que les moyens de prise d'appui et de répartition de l'effort d'appui dans une partie de la masse de l'ouvrage à partir d'une face de oelle-oi comportent une plaque métallique de répartition d'effort appliquée par toute sa surface sur cette face et présentant un orifice pour le passage du câble - et des connecteurs constitués de tiges métalliques répartis sur la surface de la plaque de répartition, soudés à celle-ci et pénétrant dans le béton de l'ouvrage, - les moyens de fourniture d'appui à la plaque d'appui comportant deux entretoises formée chacune d'un plat métallique orthogonal à la plaque de répartition et soudé à celle-ci de part et d'autre de son dit orifice par un bord s'étendant selon une direction "longitudinale" telle que ce plat soit parallèle à l'axe de la gaine, et présentant toutes deux un bord dans un meme plan perpendiculaire à l'axe de la gaine pour constituer deux lignes d'appui pour la plaque d'appui de part et d'autre dudit orifice de celle-ci. It relates to a device comprising, like the previously mentioned known device, means for distributing effort and means for providing support, and characterized in that the means for taking support and for distributing the bearing force in a part of the mass of the structure from a face of oelle-oi comprise a metal plate of force distribution applied by its entire surface on this face and having an orifice for the passage of the cable - and connectors made of metal rods distributed over the surface of the distribution plate, welded to it and penetrating into the concrete of the structure, - the means of providing support for the support plate comprising two spacers each formed of a metal plate orthogonal to the distribution plate and welded to the latter on either side of its said orifice by an edge extending in a "longitudinal" direction such that this plate is parallel to the axis of the sheath, and having all your two an edge in the same plane perpendicular to the axis of the sheath to form two support lines for the support plate on either side of said orifice thereof.
A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. Using the attached schematic figures, we will describe below, without limitation, how the invention can be implemented. It should be understood that the elements described and shown can, without departing from the scope of the invention, be replaced by other elements ensuring the same technical functions. When the same element is represented in several figures, it is designated by the same reference sign.
La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale de l'ouvrage connu précédemment mentionné précontraint par un câble s'étendant sur toute sa longueur. FIG. 1 shows a view in longitudinal section of the previously mentioned known structure prestressed by a cable extending over its entire length.
La figure 2 représente une vue partielle en coupe longitudinale d'un autre ouvrage au voisinage du bossage connu précédemment mentionne. FIG. 2 represents a partial view in longitudinal section of another structure in the vicinity of the previously known boss.
La figure 3 représente une vue partielle en coupe longitudinale d'un ouvrage muni d'un premier dispositif selon l'invention. FIG. 3 represents a partial view in longitudinal section of a structure provided with a first device according to the invention.
La figure 4 représente une vue partielle de face de l'ouvrage de la figure 3, la face vue étant celle qui porte ce premier dispositif selon l'invention. FIG. 4 represents a partial front view of the structure of FIG. 3, the side seen being that which carries this first device according to the invention.
La figure 5 représente une vue - partielle en coupe longitudinale d'un ouvrage muni d'un deuxième dispositif selon l'invention. FIG. 5 represents a view - partial in longitudinal section of a structure provided with a second device according to the invention.
La figure 6 représente une vue partielle en coupe longitudinale d'un ouvrage muni d'un troisième dispositif selon l'invention. FIG. 6 represents a partial view in longitudinal section of a structure provided with a third device according to the invention.
La figure 7 représente une vue partielle de face de l'ouvrage de la figure 6. FIG. 7 represents a partial front view of the structure of FIG. 6.
Les figures 8, 9, 10 et 11 représentent en vue de côté un pont construit par travées successives comportant chacune un dispositif selon I'invention, ce pont étant montré a quatre étapes successives de sa construction, respectivement. FIGS. 8, 9, 10 and 11 show a side view of a bridge constructed by successive spans each comprising a device according to the invention, this bridge being shown at four successive stages of its construction, respectively.
Conformément aux figures 3 et 4 les moyens de prise d'appui et de répartition de l'effort d'appui dans une partie de la masse de l'ouvrage V3 à partir d'une face F3 de celui-ci comportent une plaque métallique de répartition d'effort PR3 appliquée par toute sa surface sur cette face et présentant un orifice R03 pour le passage du câble, - et des connecteurs N3 constitués de tiges métalliques, répartis sur la surface de la plaque de répartition, soudés à celle-ci et pénétrant dans le béton de l'ouvrage. In accordance with FIGS. 3 and 4, the support take-up means and distribution of the support force in a part of the mass of the structure V3 from a face F3 of the latter comprise a metal plate of distribution of force PR3 applied by its entire surface to this face and having an orifice R03 for the passage of the cable, - and connectors N3 made up of metal rods, distributed over the surface of the distribution plate, welded to it and penetrating into the concrete of the structure.
Cette plaque munie de ses connecteurs est mise en place avant le coulage du béton de l'ouvrage. Les connecteurs passent entre des armatures longitudinales passives non représentées de l'ouvrage, qui comportent, comme connu, d'autres armatures passives non représentées telles que des étriers. This plate with its connectors is put in place before pouring the concrete of the structure. The connectors pass between passive longitudinal reinforcements, not shown in the structure, which comprise, as known, other passive reinforcements, not shown, such as stirrups.
Les connecteurs sont du type habituel utilisé en construction mixte acier-béton : étriers, plats, ronds pouvant comporter un renflement à leur extrémité. The connectors are of the usual type used in mixed steel-concrete construction: stirrups, plates, rounds which may have a bulge at their end.
La densité numérique de ces connecteurs, c'est-à-dire leur nombre par unité de surface, est plus faible que celle des armatures passives que nécessiterait un bossage de béton du type habituel. The digital density of these connectors, that is to say their number per unit area, is lower than that of the passive reinforcement that would require a concrete boss of the usual type.
Plus précisément, le calcul des connecteurs peut être effectué en appliquant par exemple les prescriptions du "code modèle pour constructions mixtes" rédigé par la CECM (convention européenne de la construction métallique). More precisely, the calculation of the connectors can be carried out by applying for example the prescriptions of the "model code for mixed constructions" drawn up by the CECM (European convention of metallic construction).
Sur ces figures la gaine du câble de précontrainte est représentée en G3 et la boite d'épanouissement prolongeant coaxialement cette gaine en BE3, le câble lui même et sa tête d'ancrage étant supposés non encore mis en place. In these figures the sheath of the prestressing cable is shown in G3 and the flourishing box coaxially extending this sheath in BE3, the cable itself and its anchoring head being assumed not yet in place.
Quant auxdits moyens de fourniture d'appui, ils comportent deux entretoises EÀ, EB formées chacune d'un plat métallique orthogonal à la plaque de répartition PR3, ce plat est soudé à cette plaque de part et d'autre de l'orifice R03 par un bord s'étendant selon une direction "longitudinale" telle que ce plat soit parallèle à l'axe de la gaine. As for said support supply means, they comprise two spacers EA, EB each formed by a metal plate orthogonal to the distribution plate PR3, this plate is welded to this plate on either side of the orifice R03 by an edge extending in a "longitudinal" direction such that this flat is parallel to the axis of the sheath.
Ces entretoises présentent toutes deux un bord dans un même plan perpendiculaire à l'axe de la gaine pour constituer deux lignes d'appui LA3 pour la plaque d'appui PA3.These spacers both have an edge in the same plane perpendicular to the axis of the sheath to form two support lines LA3 for the support plate PA3.
Ces entretoises peuvent être soudées , soit après décoffrage, soit avant le coulage du béton ; dans cette dernière hypothèse, un orifice doit être ménagé dans les coffrages. Cette dernière solution introduit une sujétion de coffrage, mais elle évite le recours à une soudure sur chantier, plus délicate qu'en atelier. These spacers can be welded, either after formwork removal, or before the concrete is poured; in the latter case, an opening must be made in the formwork. The latter solution introduces a formwork subjection, but it avoids the need for welding on site, more delicate than in the workshop.
Les nuances d'acier utilisées pour constituer ces diverses pièces métalliques sont celles qui sont utilisées habituellement en construction métallique. The steel grades used to constitute these various metallic parts are those which are usually used in metallic construction.
De préférence, et comme représenté, le dispositif d'ancrage est muni de la plaque d'appui PA3 soudée aux deux entretoises EA, EB. il peut comporter en outre au moins une tale métallique constituant une boîte d'épanouissement BE3 ouverte à ses deux extrémités et réunissant de manière étanche lesdits orifices R03, PA03 de la plaque de répartition PR3 et de la plaque d'appui de manière à permettre l'épanouissement de fils ou torons constituant le câble de précontrainte et à permettre l'injection de mortier dans cette boite autour de ces fils ou torons en mêmes temps que dans la gaine G3 autour du câble. Preferably, and as shown, the anchoring device is provided with the support plate PA3 welded to the two spacers EA, EB. it may further comprise at least one metal plate constituting a flourishing box BE3 open at its two ends and sealingly joining said orifices R03, PA03 of the distribution plate PR3 and of the support plate so as to allow the development of wires or strands constituting the prestressing cable and to allow the injection of mortar into this box around these wires or strands at the same time as in the sheath G3 around the cable.
Conformément à la figure 5 la plaque de répartition PR16 d'un autre dispositif analogue à celui qui vient dsêtre décrit comporte un prolongement BL qui s'étend sur la même face F4 de l'ouvrage V4 dans la zone de cette face située longitudinalement au delà desdites lignes d'appui LA4 et qui est muni desdits connecteurs NII pour empêcher que le béton qui forme cette zone se fissure lors de la mise en tension du câble de précontrainte CII. In accordance with FIG. 5, the distribution plate PR16 of another device similar to that which has just been described comprises an extension BL which extends on the same face F4 of the structure V4 in the zone of this face situated longitudinally beyond said support lines LA4 and which is provided with said NII connectors to prevent the concrete which forms this zone from cracking when the prestressing cable CII is tensioned.
Plus précisément le fait de prolonger à l'arrière de la tête d'ancrage la plaque de répartition noyée dans le béton permet d'assurer une bonne diffusion de la force de précontrainte, et d'éviter une fissuration que l'on a souvent constaté sur des ouvrages. More specifically, the fact of extending the distribution plate embedded in the concrete behind the anchoring head makes it possible to ensure good diffusion of the prestressing force, and to avoid cracking which has often been observed. on works.
L'invention peut également s'appliquer au cas, très fréquent, d'un ouvrage V5 dans lequel un recouvrement d'armatures actives est destiné à assurer la continuité de la force de précontrainte au droit d'un joint de fabrication (par exemple, construction par voussoirs préfabriqués). The invention can also be applied to the very frequent case of a V5 structure in which an overlay of active reinforcements is intended to ensure the continuity of the prestressing force at the level of a manufacturing joint (for example, construction by prefabricated segments).
Le dispositif d'ancrage correspondant est représenté sur les figures 6 et 7 : la plaque de répartition d'effort (PR5) est percée de deux dits orifices (ROS, R06) et porte au moins trois dites entretoises (EC, ED, EE) parallèles entre elles, et sensiblement coextensives selon ladite direction longitudinale. Ces entretoises forment deux dites lignes d'appui (LA5 LA6) pour une plaque d'appui (PA5, PA6) à chacune des extrémités de leur étendue longitudinale commune.Elles permettent ansi l'ancrage de deux câbles de précontrainte C5, C6 assurant une compression du béton de l'ouvrage (V5) sensiblement continue selon cette direction longitudi nase. Les gaines de ces câbles sont représentées en G5 et G6 et les boites d'épanouissement en BE5 et BE6, respectivement. The corresponding anchoring device is shown in FIGS. 6 and 7: the force distribution plate (PR5) is pierced with two said orifices (ROS, R06) and carries at least three said spacers (EC, ED, EE) parallel to each other, and substantially coextensive in said longitudinal direction. These spacers form two so-called support lines (LA5 LA6) for a support plate (PA5, PA6) at each end of their common longitudinal extent. They thus allow the anchoring of two prestressing cables C5, C6 ensuring a compression of the concrete of the structure (V5) substantially continuous in this direction longitudi nase. The sheaths of these cables are represented in G5 and G6 and the flourishing boxes in BE5 and BE6, respectively.
ttne entretoise intermédiaire ED est utilisée de préférence pour constituer une ligne d'appui à chacune de ses extrémités et elle présente alors la forme d'un trapèze isocèle. ttne intermediate spacer ED is preferably used to form a support line at each of its ends and it then has the shape of an isosceles trapezoid.
Par rapport à l'utilisation des bossages habituels précédemment décrits le gain de poids apporté par l'invention lors de la construction d'un pont par voussoirs préfabriqués peut atteindre 20% du poids des âmes de ce pont. il peut s'agir aussi d'un pont construit par la méthode du poussage ou par travées successives. Compared to the use of the usual bosses previously described, the weight gain provided by the invention during the construction of a bridge by prefabricated segments can reach 20% of the weight of the cores of this bridge. it can also be a bridge built by the pushing method or by successive spans.
La succession des opérations est indiquée ci-après dans ce dernier cas en supposant qu'un certain nombre de travées succes sives D1, D2 Di-l ont déjà été bétonnées en place avec leurs armatures passives et munies chacune d'un dispositif d'ancrage double K1, K2 Ki-1 tel que celui des figures 6 et 7, puis précontraintes par des câbles H1, H2 Hi-i, respectivement, seule la dernière travée Di-l étant représentée. The sequence of operations is indicated below in the latter case, assuming that a certain number of successive spans D1, D2 Di-1 have already been concreted in place with their passive reinforcement and each provided with an anchoring device double K1, K2 Ki-1 such as that of FIGS. 6 and 7, then prestressed by cables H1, H2 Hi-i, respectively, only the last span Di-1 being represented.
On procéde alors au bétonnage en place de la travée suivante Di avec incorporation d'un dispositif d'ancrage double Ki à l'extrémité avant de cette travée, c'est-à-dire à l'extrémité éloignée de la travée précédente. On utilise pour ce bétonnage un coffrage mobile CM (figure 8). On met en place et on tend ensuite un câble de précontrainte Hi éntre les dispositifs d'ancrage Ki-l et Ki (figure 9). On avance le coffrage mobile CM. On ferraille et bétonne la travée suivante Dol+1 avec mise en place du dispositif d'ancrage Ki+l (figure 10). Puis on met en place et tend le câble Hui+1, et ainsi de suite
Jusqu'à achévement du pont. Les dispositifs d'ancrage extrêmes sont bien entendu simples. The next span Di is then concreted in place with the incorporation of a double anchoring device Ki at the front end of this span, that is to say at the far end of the previous span. For this concreting, a movable formwork CM is used (Figure 8). A prestressing cable is then put in place and stretched Hi between the anchoring devices Ki-1 and Ki (Figure 9). The CM formwork is advanced. The following span Dol + 1 is scrapped and concreted with the installation of the anchoring device Ki + 1 (FIG. 10). Then we put in place and tighten the Hui + 1 cable, and so on
Until completion of the bridge. The extreme anchors are of course simple.
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| FR8306896A FR2545130B1 (en) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | DEVICE FOR ANCHORING A PRE-STRESS CABLE AT AN INTERMEDIATE POINT OF A CONCRETE STRUCTURE |
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