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PERFECTIONNEMENTS AUX ECROUS
L'invention est relative aux écrous ou organes d'ancrage ou de jonction analogues (ci-après désignés sous 1-'expression d'écrous) pour bou- lons tirants, entretoises et analogues (ci-après désignés sous le nom de barres) et elle a pour but la réalisation d'un dispositif de filetage grâce auquel la résistance de la barre sous tension approche de ou atteint la plei- ne résistance, c'est-à-dire la résistance de la section totale de la barre en opposition à la section voisine où la barre est réduite à sa partie nor- malement filetée.
Linvention présente une utilité spéciale pour le bétonnage pré- contraint dans lequel de longs tirants et des barres d'acier à haute résis tance sont nécessaires pour développer et maintenir une tension élevée après que le béton, a prix. Dans le bétonnage précontraint, une partie de la ten- sion disont 15%, appliquée aux barres d'armature est perdue à cause du re- trait et de l'extension du béton en vieillissant sous contrainte.
En utili- sant des écrous ou des organes d'ancrage analogues filetés suivant- la pré- sente inventions on obtient une augmentation de la tension maxima, qui peut être appliquée à 1?armature en premier lieu et par conséquent la tensicn résiduelle retenue dans 1?armature est plus élevée que celle que l'on a pu obtenir jusqu'ici.
L'invention consiste en une méthode de perfectionnement du vissa- ge entr'écrous et analogues et barres ou boulons d'ancrage, d;accouplement ou autres applications comprenant la réalisation d'un vissage supplémentai- re, adjacent et additionnel au vissage normale- sur une partie de la barre ou du boulon, dont la section transversale effective soumise à traction augmente depuis le fond du filetage normal jusqu'en substance le diamètre total de la barre ou du boulon.
En conséquence, des filets supplémentaires sont prévus à l'intérieur de 1-'écrou en vue de correspondre aux filets extrêmes progrès- sivement moins profonds de la barre ou du boulon;, dans lesquels ils doivent s'engagera
En outre,\( conformément à l'invention, dans la partie de l'écrou et du tirant formant le vissage supplémentaire, des jeux ou vides sont prévus entre les faces des filets de 1$ écrou et de la barre., ces vides allant en aug- mentant en grandeur progressivement dans la direction de la traction sur la
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barre, la disposition étant telle qu'une transmission de la charge de con- trainte dans le filetage supplémentaire se produit progressivement dans la direction de la traction sur la barre.
L'invention consiste encore en un écrou ou analogue en vue d'ancra- ge ou autres applications de barres ou boulons, dans lequel des filets supplé- mentaires sont prévus en association avec l'écrou et dont le diamètre interne inférieur augmente progressivement dans la direction dans laquelle la trac- tion est appliquée, la disposition étant telle que les filets supplémentaires sont conformés pour se visser dans les filets successifs extrêmes, progressi- vement de moins en moins profonds de la barre en vue de réaliser un engagement de vissage supplémentaire sur une partie de la barre, dans laquelle le dia- mètre effectif soumis à traction augmente à partir de celui qui correspond à la partie pleine normalement filetée.
Dans le dessin annexé:
Figure 1 est une vue schématique d'une barre pourvue d'un écrou vissé sur elle conformément à la présente invention,
Figure 2 est une coupe latérale en élévation d'un écrou conforme à la présente invention,
Figure 3 est une vue à plus grande échelle de la partie taraudée de Figure 2,
Figures 4 et 5 sont des vues correspondant aux Figures 2 et 3- d'une variante'du filetage dans un écrou et une barre conformément à la pré- sente invention,
Figures 6 et 7 représentent de même une autre variante,
Figure 8 est une vue latérale en élévation d'un écrou en deux par- ties conformément à l'invention,
Figures 9 et 10 sont des coupes latérales en élévation d'écrous conformément à la présente invention présentant une structure modifiée du corps en vue d'améliorer son comportement sous contrainte,
et
Figure 11 est une coupe latérale en élévation d'un écrou conformé- ment à la présente invention profilé pour être employé comme organe d'accouple- ment entré deux barres ou analogues.
En se reportant à la Figure 1 du dessin, le filetage de le écrou 1 peut, pour faciliter les explications, être divisé en deux parties A et B, la partie A étant normalement filetée sur sa longueur comme en a et la par- tie B étant pourvue d'un filet supplémentaire b dont le diamètre interne inférieur augmente progressivement dans la direction dans laquelle la traction P doit être appliquée jusqu'à ce qu'il devienne égal au ou voisin du diamètre total D de la barre 2. Les parties A et B peuvent former un écrou d'une selle pièce ou comprendre deux portions d'écrou séparables la et 1b (voir Figure 8), dont la portion la peut constituer un écrou normal ou orthodoxe.
Dans le cas de barre sur laquelle est vissé un écrou à filet nor- mal, si l'on considère, par exemple, uniquement la partie A de l'écrou 1, l'ef- fort de contrainte maximum,qui peut être développé dans la barre lorsque l'é- crou lui fournit un ancrage, est une fonction de d le diamètre de la barre au fond du filet. La résistance à la traction de la section totale de la barre est une fonction de D,le diamètre total de la barre, la différence en- tre les résistances à la traction étant.due à la perte de diamètre 2 x t, due au filetage, et'en conséquence à la perte de section transversale du boulon.
Dans la majorité des opérations de formation du filet .en vue de fileter des barres et analogues, les couteaux sont fermés ou peuvent travail- ler, de façon que le filet, quand il s'étend à l'intérieur du diamètre plein de la barre,diminue progressivement de profondeur, comme le montrent sché- matiquement la Figure 1 par la ligne 3 et les Figures 3, 5 et 7 par la ligne brisée 3'.
Par suite, le diamètre effectif de la barre augmente progressive- ment à partir d'un minimum d en partant de la profondeur totale du filet, jusqu'au diamètre total D, où le filet se termine, de sorte que la résistance maxima à la traction de la barre augmente proportionnellement avec sa section sur toute la longueur de la partie B (Figure 1)
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Comme il a été décrit précédemment, sur la partie B de l'écrou 1, le diamètre interne inférieur augmente progressivement et l'augmentation progressive correspond à l'accroissement progressif du diamètre effectifde la barre, c'est-à-dire que, comme le fond du filet de.la barre s'écarte progres- sivement de l'axe de la barre, l'arête ou sommet du filet dans l'écrou s'é- carte semblablement de l'axe de l'écrou. Ainsi,
quand l'écrou et la barre sont assemblés, ils s'engagent suivant un filetage continu jusqu'à ce que le filet de la barre cesse pour réaliser une transmission de la contrainte entre la barre et l'écrou sur des sections transversales effectives de la barre plus grandes que celles de la partie normalement filetée, grâce à quoi la contrainte, qui peut être normalement appliquée à la barre, est augmentée.
Du fait que le filetage extrême utilisé pour la barre et le file- tage supplémentaire utilisé pour l'écrou sont disposés de manière à obtenir des jeux ou vides C d'amplitude progressivement croissante, quand la barre se trouve soumise à une tension croissante et l'écrou à une compression crois- sante (c'est-à-dire quand la barre est soumise à contrainte) il se produit un mouvement relatif en sens contraire dès-filets de l'écrou et de la barre, si bien que les jeux C diminuent successivement jusqu'à disparition.
Ainsi, com- me les jeux G en cas de non-contrainte sont plus grands du côté des filets les moins profonds, une transmission de la contrainte entre les filets extrêmes de la barre et les filets supplémentaires de l'écrou, tandis que la barre est contrainte jusqu'à sa charge maixma se produit d'abord lors du vissage nor- mal sur la portion A de l'écrou, alors, comme la matière de l'écrou (et à un moindre degré celle de la barre) fléchit en provoquant le déplacement rela- tif ci-dessus mentionné des filets, les filets supplémentaires les-plus pro- fonds de la partie B de l'écrou. sont soumis à une charge, suivis par. les filets moins profonds et finalement par des filets encore moins profonds.
De cette façon, la charge résiduelle supportée par les filets supplémentaires de l'écrou est, d'une certaine manière, proportionnée à la profondeur des filets.
La partie B de l'écrou comprenant les filets supplémentaires peut être conformée de différentes façons suivant la manière dont la barre doit être ou a été filetée. Ainsi,en Figures 2 et 3, est représentée une barre 2d dans laquelle le filet se termine par une profondeur progressivement rédui- te, tandis que le profil du fond uniquement des filets est maintenu.
La fome du filetage supplémentaire de la partie de 1'écrou devant correspondre aux fi- lets extrêmes de la barre 2d est analogue ou similaire à la forme du couteau habituellement utilisé pour fileter une barre de la manière indiquée en Figure 3, c'est-à-dire que les filets tout le long de la partie B possèdent le même pas et ont la même profondeur que les filets normaux, mais vont en divergeant ou en s'effilant vers l'extérieur, de façon que leurs sommets et racines se trouvent sur une ligne parallèle à la ligne 3' Sous cette forme se consti- tuent de manière convenable des vides 4, qui correspondent au métal enlevé de la barre ou de l'écrou dans le serrage final.
Là où la barre a été filetée par un peigne dans lequel la partie directrice des couteaux a été effilée par allésage au moyen d'un alésoir coni- que, voir Figures 4 et 5, les filets extrêmes de la' barre 2e sont diminués en profondeur le long de la ligne 3' comme ci-dessus, mais le profil du sommet seulement des filets est maintenu.
La forme correspondante de la partie de l'é- crou filetée supplémentairement est de nouveau, semblable à celle du peigne utilisé pour le filetage de la barre, la partie B de l'écrou le étant orgina- lement filetée normalement, mais alésée au moyen d'un alésoir conique, de fa- son que les sommets des filets soient enlevés le long d'une ligne parallèle à la $ligne 3'
Dans une autre variante, la barre 2f (voir Figures 6 et 7) peut présenter une partie filetée extrême de profondeur progressivement réduite le long de la ligne 3', mais présentant un profil angulaire à la fois au sommet et au fond du filet, les côtés ou les faces des filets devenant progressive- ment moins déclives à mesure que la profondeur du filet diminue.
La partie correspondante B de l'écrou lf est filetée de manière à s'adapter aux filets extrêmes de la barre.
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Dans le but d'obtenir le bénéfice total du filetage supplémentai- @ re conforme à l'invention, l'écrou doit être vissé à fond sur le filetage ex trême de la barre; en certains cas, plus spécialement dans le cas de l'écrou ld représenté en Figure 3, l'écrou, s'il est d'un métal plus dur que la barre, peut inciser la barre, peut-être .même en-dessous de la partie filetée de celle- ci, et dans tous les cas il peut se produire une certaine distorsion du métal de l'écrou ou de la barre, suivant leur dureté relative. Cependant, il est préférable quel-écrou, conforme à la présente invention, soit fabriqué en mé- tal plus doux que la barre, grâce à quoi l'écrou pliera plus facilement sous compression en vue de boucher les vides.2 précédemment décrits.
Dans le but que la contrainte totale, à laquelle la barre est soumise, puisse ne pas être transmise d'abord aux filets possédant la moindre profondeur d'engagement, c'est-à-dire aux filets les plus rapprochés de la surface de l'écrou,l'écrou peut être pourvu d'une rainure ou entaille annulai- re, 5, voir Figure 9, concentrique à l'écrou et s'étendant axialement par - rapport à ce dernier jusqu'à une profondeur correspondant à une grande partie de la longueur de la partie supplémentairement filetée B. De cette façon, les filets dans la partie B sont isolés de la partie périphérique 6 de l'écrou et la face terminale de la partie périphérique 6 est seule destinée à buter contre l'organe (non représenté) par exemple, la plaque de butée, contre laquelle l'é crou réagira sous la contrainte.
Pour isoler les filets dans la portion B, une rondelle peut être interposée entre la face frontale de la partie exté- rieure 6 de l'écrou et la face adjacente de l'organe de butée, ou éventuelle- ment,comme le montre la Fig. 9 la face de l'écrou à l'intérieur de la rainu- re annulaire 5 peut être dépouillée comme en 9 pour garantir que la face ter- mina le de la partie extérieure 6 de l'écrou forme la surface de butée ou de contact de l'écrou. Lorsqu'une rainure annulaire 5 de ce genre est prévue.la réaction sur l'écrou suit les flèches 11, dont l'inférieur, on le verra, montre la contrainte appliquée d'abord aux filets le plus profondément engagés de la partie supplémentairement filetée B.
Conformément à une forme d'exécution simplifiée et préférée (voir Figure 10), on a formé une feuillure 10 au lieu d'une rainure ou une entaille 5 et une rondelle 8 de plus grande épaisseur que la profondeur axiale de la feuillure 10 est interposée entre la face de l'organe de butée 7 et la base de la feuillure pour isoler la partie filetée B, comme décrit précédemment.
Une forme d'écrou, possédant le filetage supplémentaire conforme à la présente invention, peut être utilisée en vue de l'accouplement coaxial et bout à bout de deux barres ou analogues, ainsi, un écrou lg (voir Fig, 11) est,disons, de longueur double, fileté d'une manière continue et pourvu de filets supplémentaires à chaque extrémité,- de sorte que l'écrou comprend dans l'ordre les parties B-A-A-B, telles que décrites précédemment.
Lorsque l'on utilise des écrous et analogues possédant le filetage supplémentaire conforme à la présente invention, il est essentiel, comme il a été indiqué précédemment, que l'écrou soit vissé aussi loin que possible sur et dans la partie extrême des filets de la barre. Par conséquent, on apprécie- ra que la distante 3 comprise entre les deux faces sur lesquelles les écrous réagissent à chaque extrémité sur la barre (ou l'écrou et la tête ou l'organe équivalent à l'autre extrémité de la barre) doit être soigneusement déterminée, et l'emplacement des filets extrêmes aux deux extrémités ou à l'extrémité de la barre doit être réglé en vue de correspondreà cette distance, de sorte qu' une contrainte totale se développe dans la barre quand l'écrou ou les écrous sont vissés à la limite.
Un réglage secondaire peut être obtenu en utilisant des rondelles d'espacement.
Bien que le genre de filet utilisé pour la présente invention peut être d'un type convenable quelconque, par exemple du type Wilworth, il est préférable d'utiliser un filet fin dans lequel le minimum de métal est enlevé de la barre lors du filetage à pleine profondeur, de sorte que la barre se trou- ve le moins possible affaiblie.
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NUT IMPROVEMENTS
The invention relates to nuts or similar anchoring or joining members (hereinafter referred to as nuts) for tie bolts, spacers and the like (hereinafter referred to as bars). and its aim is to achieve a threading device thanks to which the resistance of the bar under tension approaches or reaches the full resistance, that is to say the resistance of the total section of the bar in opposition. to the neighboring section where the bar is reduced to its normally threaded part.
The invention has special utility for prestressed concreting in which long tie rods and high strength steel bars are required to develop and maintain high tension after the concrete has cost. In prestressed concreting, some of the stress say 15% applied to the rebars is lost due to the shrinkage and extension of the concrete as it ages under stress.
By using nuts or similar threaded anchors according to the present inventions an increase in the maximum tension is obtained, which can be applied to the reinforcement in the first place and therefore the residual tension retained in it. ? reinforcement is higher than that which one could obtain so far.
The invention consists of a method of improving the screwing between nuts and the like and bars or anchoring bolts, coupling or other applications comprising the realization of an additional screwing, adjacent and additional to the normal screwing. on a part of the bar or bolt, the effective cross section of which under tension increases from the bottom of the normal thread to substantially the total diameter of the bar or bolt.
Accordingly, additional threads are provided inside the nut to match the progressively shallower end threads of the bar or bolt, into which they must engage.
In addition, \ (according to the invention, in the part of the nut and the tie-rod forming the additional screwing, clearances or voids are provided between the faces of the threads of the nut and of the bar., These voids ranging gradually increasing in size in the direction of the pull on the
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bar, the arrangement being such that a transmission of the stress load in the additional thread occurs gradually in the direction of pull on the bar.
The invention further consists of a nut or the like for anchoring or other bar or bolt applications, in which additional threads are provided in association with the nut and the smaller internal diameter of which increases progressively in the diameter. direction in which the traction is applied, the arrangement being such that the additional threads are shaped to screw into the successive extreme threads, progressively less and less deep in the bar in order to achieve an additional screw engagement on the bar. a part of the bar, in which the effective diameter under tension increases from that which corresponds to the solid part normally threaded.
In the attached drawing:
Figure 1 is a schematic view of a bar provided with a nut screwed onto it in accordance with the present invention,
Figure 2 is a side elevational sectional view of a nut according to the present invention,
Figure 3 is a view on a larger scale of the threaded part of Figure 2,
Figures 4 and 5 are views corresponding to Figures 2 and 3- of a variant of the thread in a nut and bar in accordance with the present invention,
Figures 6 and 7 also show another variant,
Figure 8 is a side elevational view of a two part nut in accordance with the invention,
Figures 9 and 10 are side elevational sections of nuts in accordance with the present invention showing a modified structure of the body to improve its behavior under stress,
and
Figure 11 is a side elevational sectional view of a nut in accordance with the present invention contoured for use as a two bar coupling member or the like.
Referring to Figure 1 of the drawing, the thread of nut 1 can, for ease of explanation, be divided into two parts A and B, part A being normally threaded along its length as in a and part B being provided with an additional thread b the smaller internal diameter of which increases progressively in the direction in which the tension P is to be applied until it becomes equal to or close to the total diameter D of the bar 2. The parts A and B can form a nut of a piece saddle or comprise two separable nut portions 1a and 1b (see FIG. 8), the portion of which can constitute a normal or orthodox nut.
In the case of a bar onto which a normal thread nut is screwed, if we consider, for example, only part A of the nut 1, the maximum stress force, which can be developed in the bar, when the nut provides it with an anchor, is a function of d the diameter of the bar at the bottom of the thread. The tensile strength of the total section of the bar is a function of D, the total diameter of the bar, the difference between the tensile strengths being. Due to the loss of diameter 2 xt, due to the thread, and consequently to the loss of cross section of the bolt.
In the majority of net forming operations for threading bars and the like, the knives are closed or may work, so that the net, when it extends within the full diameter of the bar , gradually decreases in depth, as shown schematically in Figure 1 by line 3 and Figures 3, 5 and 7 by broken line 3 '.
As a result, the effective diameter of the bar increases progressively from a minimum d starting from the total depth of the thread, to the total diameter D, where the thread ends, so that the maximum resistance at the tension of the bar increases proportionally with its section over the entire length of part B (Figure 1)
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As described above, on part B of nut 1, the smaller internal diameter gradually increases and the gradual increase corresponds to the gradual increase in the effective diameter of the bar, that is to say that, as the bottom of the thread of the bar gradually moves away from the axis of the bar, the ridge or top of the thread in the nut similarly away from the axis of the nut. So,
when the nut and bar are assembled, they engage in a continuous thread until the bar thread ceases to provide stress transmission between the bar and the nut over effective cross sections of the bar. bar larger than those of the normally threaded part, whereby the stress, which can normally be applied to the bar, is increased.
Due to the fact that the extreme thread used for the bar and the additional thread used for the nut are arranged so as to obtain clearances or gaps C of progressively increasing amplitude, when the bar is subjected to an increasing tension and the 'nut with increasing compression (that is, when the bar is under stress) there is a relative movement in the opposite direction of the threads of the nut and the bar, so that the clearances C successively decrease until disappearance.
Thus, as the clearances G in the case of unconstrained are greater on the side of the shallower threads, a transmission of the stress between the end threads of the bar and the additional threads of the nut, while the bar is strained to its load maixma first occurs during normal screwing on portion A of the nut, then, as the material of the nut (and to a lesser degree that of the bar) flexes in causing the above-mentioned relative displacement of the threads, the deeper additional threads of part B of the nut. are subject to a load, followed by. shallower nets and finally by even shallower nets.
In this way, the residual load borne by the additional threads of the nut is, in a way, proportionate to the depth of the threads.
Part B of the nut including the additional threads can be shaped in different ways depending on how the bar is to be or has been threaded. Thus, in Figures 2 and 3, there is shown a bar 2d in which the thread ends with a progressively reduced depth, while the bottom profile only of the threads is maintained.
The shape of the additional thread of the part of the nut to correspond to the end threads of the bar 2d is analogous or similar to the shape of the knife usually used for threading a bar as shown in Figure 3, that is, that is, the threads all along part B have the same pitch and depth as the normal threads, but diverge or tap out outwards, so that their tops and roots lie on a line parallel to the line 3 'Suitably in this form are voids 4, which correspond to the metal removed from the bar or nut in the final clamping.
Where the bar has been threaded by a comb in which the directing part of the knives has been tapered by means of a taper reamer, see Figures 4 and 5, the end threads of the bar 2e are reduced in depth. along line 3 'as above, but the top profile only of the threads is maintained.
The corresponding shape of the part of the additionally threaded nut is again, similar to that of the comb used for the threading of the bar, part B of the nut being originally threaded normally, but reamed by means of with a taper reamer, so that the tops of the threads are removed along a line parallel to the $ line 3 '
In another variant, the bar 2f (see Figures 6 and 7) may have an extreme threaded portion of progressively reduced depth along line 3 ', but having an angular profile both at the top and at the bottom of the thread, the sides or faces of the threads gradually becoming less sloping as the depth of the thread decreases.
The corresponding part B of the nut lf is threaded so as to adapt to the end threads of the bar.
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In order to obtain the full benefit of the additional thread according to the invention, the nut must be fully screwed onto the extreme thread of the bar; in some cases, more especially in the case of the nut ld shown in Figure 3, the nut, if it is of a metal harder than the bar, may score the bar, perhaps even below of the threaded part thereof, and in all cases there may be some distortion of the metal of the nut or of the bar, depending on their relative hardness. However, it is preferable that any nut according to the present invention is made of a metal softer than the bar, whereby the nut will more easily bend under compression to plug the voids described above.
With the aim that the total stress, to which the bar is subjected, can not be transmitted first to the threads having the smallest depth of engagement, i.e. to the threads closest to the surface of the l nut, the nut may be provided with an annular groove or notch, 5, see Figure 9, concentric with the nut and extending axially with respect to the latter to a depth corresponding to a large part of the length of the additionally threaded part B. In this way, the threads in part B are isolated from the peripheral part 6 of the nut and the end face of the peripheral part 6 is only intended to abut against the member (not shown) for example, the stopper plate, against which the nut will react under stress.
To isolate the threads in portion B, a washer can be interposed between the front face of the outer part 6 of the nut and the adjacent face of the stop member, or optionally, as shown in Fig. . 9 the face of the nut inside the annular groove 5 can be stripped as in 9 to ensure that the end face of the outer part 6 of the nut forms the abutment or contact surface of the nut. When such an annular groove 5 is provided, the reaction on the nut follows arrows 11, the lower of which, as will be seen, shows the stress applied first to the most deeply engaged threads of the additionally threaded part. B.
According to a simplified and preferred embodiment (see Figure 10), a rebate 10 has been formed instead of a groove or a notch 5 and a washer 8 of greater thickness than the axial depth of the rebate 10 is interposed between the face of the stop member 7 and the base of the rebate to isolate the threaded part B, as described above.
One form of nut, having the additional thread according to the present invention, can be used for the coaxial and butt coupling of two bars or the like, thus, a nut lg (see Fig, 11) is, say. , double in length, threaded in a continuous manner and provided with additional threads at each end, - so that the nut comprises in order the BAAB parts, as described above.
When using nuts and the like having the additional thread in accordance with the present invention, it is essential, as previously stated, that the nut is threaded as far as possible onto and into the end portion of the threads of the thread. closed off. Consequently, it will be appreciated that the distance 3 between the two faces on which the nuts react at each end on the bar (or the nut and the head or the equivalent member at the other end of the bar) must be carefully determined, and the location of the end threads at both ends or at the end of the bar must be adjusted to match this distance, so that full stress develops in the bar when the nut (s) nuts are screwed to the limit.
Secondary adjustment can be achieved by using spacer washers.
Although the kind of thread used for the present invention can be of any suitable type, for example the Wilworth type, it is preferable to use a fine thread in which the minimum amount of metal is removed from the bar when threading through. full depth, so that the bar is weakened as little as possible.