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EP1156158A1 - Dispositif d'absorption de chocs - Google Patents

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Publication number
EP1156158A1
EP1156158A1 EP00810431A EP00810431A EP1156158A1 EP 1156158 A1 EP1156158 A1 EP 1156158A1 EP 00810431 A EP00810431 A EP 00810431A EP 00810431 A EP00810431 A EP 00810431A EP 1156158 A1 EP1156158 A1 EP 1156158A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
rings
stack
loop
envelope
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00810431A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1156158B1 (fr
Inventor
Alain Moreillon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tecnap Sarl
Original Assignee
Tecnap Sarl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tecnap Sarl filed Critical Tecnap Sarl
Priority to ES00810431T priority Critical patent/ES2272250T3/es
Priority to DE60030690T priority patent/DE60030690T2/de
Priority to EP00810431A priority patent/EP1156158B1/fr
Priority to AT00810431T priority patent/ATE339554T1/de
Publication of EP1156158A1 publication Critical patent/EP1156158A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1156158B1 publication Critical patent/EP1156158B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01F—ADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
    • E01F7/00—Devices affording protection against snow, sand drifts, side-wind effects, snowslides, avalanches or falling rocks; Anti-dazzle arrangements ; Sight-screens for roads, e.g. to mask accident site
    • E01F7/04—Devices affording protection against snowslides, avalanches or falling rocks, e.g. avalanche preventing structures, galleries
    • E01F7/045—Devices specially adapted for protecting against falling rocks, e.g. galleries, nets, rock traps

Definitions

  • the present invention relates to an absorption device impact for a cable stressed in tension, comprising a envelope that can accommodate a portion of cable, the form of the envelope being chosen so that at least part forces generated by a pull on said cable either transmitted to the envelope by said portion of cable, the envelope being susceptible to deformation plastic when said part of the forces exceeds a value predetermined.
  • the invention also relates to a protective screen. against falling rocks.
  • the protective screens installed in ground in slope to protect areas downstream from falling rocks often consist of cable nets of steel. These nets are composed either of diagonal meshes with crossings fixed by flanges, all connected to a border cable, i.e. rings connected to a border cable by sleeves.
  • the large interception structure stones can also be formed of continuous cables, held parallel to each other by guide tubes and lined with a metallic wire net, intended to retain the small stones.
  • the protective screens are on the one hand anchored to the ground via patch cables, and are on the other hand connected to posts, fixed or articulated.
  • the base posts is mounted on a foundation located in the ground and each post is held in position by upstream and lateral shrouds, attached to the upper part of the post.
  • shock absorption devices commonly called brake blocks
  • brake blocks are mounted on the shrouds, as well as on the cables junction, possibly the border cables.
  • a commonly used type of brake block is made up a cable ring, inserted between 2 sections of cable guy ropes, forming a braking loop using a jaw with two flanges, tightened to a tightening torque predetermined, constituting a friction block.
  • the perimeter of the braking loop is often around 1.5 m.
  • the morsette, or a similar friction plate can also be directly attached to a portion of cable guyed line in a loop.
  • Such brake blocks are described for example in document US 5,435,524.
  • a disadvantage major of this shock absorption device results from the fact that the braking is a function of the tightening of the plate friction. Too much tightening prevents the brake block from working, too weak a tightening makes it work too much easily, with low absorption of friction energy.
  • the document EP-877122 describes a energy dissipation loop for load-bearing cables comprising one or more fused cable sections mounted in parallel by pairs of sleeves on the carrying cable.
  • the fusible cable (s) break before the cable wearer suffers damage.
  • This device becomes expensive and difficult to set up when the number of sections fuses per dissipation loop exceeds 3 or 4. Each section breaking before the next section is stressed, the impact of a large stone generates a succession pulsed shocks that could cause the assembly to rupture.
  • Document EP-494046 describes an absorption device of the defined input type.
  • the cable likely to experience brutal pulls goes to the inside of a tube shaped into one or more turns propeller; the two ends of this tube, which overlap, are connected by a flange. Pulling on the cable causes deformation of the tube, elastic or plastic depending on the intensity of the traction, accompanied by a reduction in diameter of the propeller.
  • This device allows absorption reproducible energy in the event of low intensity shocks or average.
  • the evolution of plastic deformation of the tube is difficult to predict. It can be located at one point of a turn of the tube, and cause the tube to bend or break at this point, then the rest of the coil is barely deformed.
  • the purpose of the present invention is to provide shock absorption devices for cables stressed in traction which do not have the aforementioned drawbacks.
  • an object of the present invention is to provide a shock absorption device whose effectiveness is independent of human factors, such as tightening more or less careful, during assembly. It is also a goal of the invention to provide an absorption device whose operation is independent of meteorological factors. It is another object of the invention to propose a shock absorption device which, after implementation only part of its energy absorption capacity, still retains a certain remaining functionality. It is finally an object of the invention to propose a device shock absorption whose operating condition is easy to control during inspections.
  • an absorption device of defined type of input shock in which the envelope is consisting of a plurality of fusible elements, arranged so that the part of the forces transmitted by the portion of cable housed in the envelope, causing deformation plastic of the envelope, is exercised sequentially on fusible elements adjacent to this envelope, and which comprises retaining means for retaining a portion of the cable to inside the remaining part of the envelope as long as it there is at least one unbroken envelope member.
  • fusible element designates, within the meaning of the present invention, an element likely to undergo a plastic deformation under the effect of mechanical stress, then a rupture, when the mechanical stresses exceed a certain intensity.
  • the fusible elements absorb the energy of a shock first by plastic deformation then by rupture. Because the fusible elements plastically deform and then break sequentially, when the device has been shocked sufficient to deform and possibly break a first only part of the fusible elements, a second part elements remains functionally intact. Thanks to the means retainer, which holds a portion of cable inside of the remaining part of the envelope, this remaining part can still absorb a shock corresponding to the number elements remaining intact. At the end of the deformation and rupture of the envelope, the cable is completely free and works according to its characteristics clean.
  • the envelope of the absorption device of shock is able to accommodate the portion of cable, which transmits the tensile forces exerted on the cable, shaped like a loop or loop, and has at least one opening through which the two strands of the cable extending the portion shaped like a loop or loop can pass.
  • the fuse element bordering the opening first undergoes a deformation. Then deformation, followed by rupture, propagates from element to element element.
  • the fusible elements are stackable rings, the dimensions are such that they let in their opening the above-mentioned portion of cable shaped as a handle, and the envelope consists of a stack of these rings stackable, joined together by a holding means stacking.
  • the rings can be discs of various shapes.
  • the stacking rings can be circular. They may also have an elliptical shape.
  • the shape of rings may vary depending on their position in stacking; in particular, the rings of the part central stack can be circular while the rings located at one or both ends can have an elliptical shape to spare the cable.
  • the rings can have the same rigidity throughout stacking, stiffness can also vary over stacking, either by choosing the dimensions of the rings either by a choice of the nature of the materials. In particular, the rings intended to break last may be more resistant to favor the passage of the behavior of the cable + behavior absorber assembly cable mechanics alone.
  • these rings can be washers of metal welded together by means of at least one bead of solder which maintains their stacking. he is also possible to place the stack of rings in a sheath common, such as a molded or threaded plastic tube on the rings, or the like.
  • the dimensions of the rings are c so that under the effect of a pull on the cable, an element of the envelope begins to deform before that the previous element requested before it, be totally broken.
  • This choice of material and dimensions avoids the appearance of pulsed forces or shocks, or at least decreases their amplitude.
  • a means of restraint particularly simple to carry out consists of an axis whose the length is greater than the largest dimension inner rings. This axis is slid inside the top of the loop or loop protruding from the end of the stack opposite to that through which the two strands exit.
  • a such an axis can be generally cylindrical and have two recesses shaped so as to come into contact and fit against two portions of the ring surface constituting one of the ends of the stack.
  • the axis can present fixing means making it possible to fix it to the cable and / or ring constituting the end of the device where the cable loop or loop protrudes.
  • This ring can present corresponding recesses or holes or lugs.
  • Figure 1 shows the casing (1) of a device shock absorption, consisting of a stack of washers 2, 3.
  • the washers 2 located in the middle of the stack are circular, while the washers or end discs 3 are slightly elliptical in shape.
  • the washers are welded together by two beads of solder, one of which, 4, is visible in Figure 1, the second being substantially diametrically opposite to it.
  • a portion of a cable twisted metal C is shaped so as to form a handle, whose apex 5, protrudes from the lower end of stacking, while the two strands 6 and 7 extending the handle towards the two ends of the cable, protrude both by the upper end of the stack.
  • Axis 13 arranged across the last washer blocks the top 5 handle relative to the stack and prevents the cable from escape. The ends of the axis 13, which rest on the last washer, are thinned and welded by 2 points to this washer.
  • This axis, 12 of generally cylindrical shape, has two plates 8 and 9, to limit the deformation of the end washer and rests on the last washer by these two dishes 8 and 9 as shown in Figure 4.
  • This axis is also crossed by two holes 10 and 11. These holes allow to ensure, by the use of means not depicted, such as knotted metal wires, maintaining from the position of the axis 12 in contact with the top of the handle formed by the cable, even if the brake is violently shaken a storm or by a violent pull on one end of the cable.
  • the diameter of the axis 12 is approximately half the outside diameter of the washers.
  • Figure 2 shows a section of a washer, in illustrating its geometric parameters, namely the length of the washer L in the direction of its axis, the thickness of the washer E and the outside diameter of the washer D.
  • the stiffness of a washer is proportional to its thickness E, and the rigidity of the absorption device depends mainly the thickness E of the washers, for a given material.
  • the rigidity of the device is also proportional to the modulus of elasticity of the material.
  • Steel 37-2 proved to be an advantageous material, neither too rigid, which which would cause an immediate rupture under the effect of a stress without prior plastic deformation, nor too much flexible, which would lead to deformation and destruction almost too many washers.
  • the length L of the washers is important with regard to relates to the overall operation of the device. If the washers are long, successive shocks appear when the washers break one after the other. Yes the washers are short, they tend to pass the one over the other during the deformation phenomenon.
  • the length of the washers is preferably between 5 and 12 mm. The best results are obtained with a length of 7 mm, regardless of the thickness E of the washer. However, the force required during operation of the device, i.e. the deformation and upon successive rupture of the washers, is not very dependent the length L of the washers.
  • Example 1 Procedure for destroying a shock absorber
  • the test is carried out on a stack of 65 washers of 7 mm in length, 70 mm in diameter and 5 mm thick.
  • the photo in Figure 5 shows the device intact, at the beginning of the test.
  • the two cable strands are slightly stretched.
  • the tensile force plates the axis located at the top of the photo, surrounded by the top of the handle formed by the cable, against the upper washer.
  • the washers close to the axis are oval, the major axis is located in the median plane of the top of the cable loop.
  • the photo in Figure 6 shows the start of the destruction of the device: the washer # 1 is already broken, washers nos 2 and 3 are strongly deformed, the washers 4 and 5 start to deform, the others washers are still in their original condition.
  • Photo 7 shows the device in the middle phase of the test: in the bottom of the photo we see many broken washers, the three washers at the bottom of the remaining part of the device are being deformed. The washers located above are not yet distorted.
  • the photo in figure 8 shows a phase of the test near the end, i.e. the four last washers just before breaking.
  • Example 2 Influence of the thickness of the washers on the energy absorbed
  • Figure 9 shows three A / F diagrams, elongation of the cable / tensile force applied, for three stacks of washers in Ac 37-2 of the same total length, 750 mm, with the same outside diameter, 70 mm, each washer having an individual length of 7 mm.
  • the thickness of each washer is 6 mm, 5 mm, and 4 mm respectively.
  • Table 1 summarizes the results of tests carried out with two different steels and different washers dimensions. The table illustrates the influence of the thickness and the length of the washers on the behavior of the device being destroyed.
  • Tests show that the cable is very thin marked after initial operation of the device energy absorption; it therefore remains functional and usable. Once the device has worked, the cable stays tense and we still have all our own resistance to perform the function for which it was intended.
  • this shock absorption device is extremely simple to realize and very effective in dissipating an amount of energy important.
  • a judicious choice of dimensions allows adapt it to the most varied uses.
  • the device can absorb the kinetic energy of stones falling into the net and the cable continues to retain all of the masses.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Vending Machines For Individual Products (AREA)
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Abstract

Dispositif d'absorption de chocs pour un câble (c) sollicité en traction, constitué de disques métalliques empilés (2, 3) dont les dimensions permettent le passage des 2 brins (6, 7) d'une portion du câble conformée en anse ou boucle, retenue dans l'enveloppe (1) formée par les disques (2, 3) par un axe (13) glissé dans le sommet (5) de l'anse. Un cordon de soudure (4) relie les disques (2, 3).

Description

La présente invention concerne un dispositif d'absorption de chocs pour un câble sollicité en traction, comprenant une enveloppe pouvant loger une portion de câble, la forme de l'enveloppe étant choisie de façon à ce qu'au moins une partie des forces générées par une traction sur ledit câble soit transmise à l'enveloppe par ladite portion de câble, l'enveloppe étant susceptible de subir une déformation plastique lorsque ladite partie des forces dépasse une valeur prédéterminée.
L'invention concerne également un écran de protection contre les chutes de pierres.
Les écrans de protection implantés dans des terrains en pente pour protéger les zones situées en aval contre les chutes de pierres sont souvent constitués de filets en câble d'acier. Ces filets sont composés soit de mailles diagonales avec des croisements fixés par des brides, le tout relié à un câble de bordure, soit d'anneaux reliés à un câble de bordure par des manchons. La structure d'interception des grosses pierres peut également être formée de câbles continus, maintenus parallèles entre eux par des tubes de guidage et doublés d'un filet en fil métallique, destiné à retenir les petites pierres.
Les écrans de protection sont d'une part ancrés au terrain par l'intermédiaire de câbles de jonction, et sont d'autre part reliés à des poteaux, fixes ou articulés. La base des poteaux est montée sur une fondation implantée dans le terrain et chaque poteau est maintenu en position par des haubans amonts et latéraux, attachés à la partie supérieure du poteau.
Afin d'augmenter la capacité d'absorption d'énergie de la barrière au-delà des limites de déformation élastique du filet lors de chocs dus aux chutes de grosses pierres, des dispositifs d'absorption de chocs, communément appelés blocs-frein, sont montés sur les haubans, ainsi que sur les câbles de jonction, éventuellement les câbles de bordure.
Un type de bloc-frein communément utilisé est constitué d'un anneau de câble, intercalé entre 2 tronçons de câble des haubans, formant une boucle de freinage à l'aide d'une morsette avec deux brides, serrées à un couple de serrage prédéterminé, constituant un bloc de friction. Le périmètre de la boucle de freinage est souvent de l'ordre de 1,5 m. La morsette, ou une plaque de frottement similaire, peut également être directement fixée sur une portion de câble de hauban conformée en boucle. De tels blocs-frein sont décrits par exemple dans le document US 5,435,524. Un inconvénient majeur de ce dispositif d'absorption de chocs résulte du fait que le freinage est fonction du serrage de la plaque de frottement. Un serrage trop important empêche le bloc-frein de fonctionner, un serrage trop faible le fait fonctionner trop facilement, avec une faible absorption d'énergie de friction. Même si les brides sont bloquées avec un couple de serrage prédéterminé, par exemple à l'aide d'une clé dynamométrique, ceci peut tout au plus garantir un premier fonctionnement dans les conditions prévues. Lorsqu'un premier déplacement du câble de quelques centimètres dans le bloc de friction s'est produit, les mises en action ultérieures ne sont plus prévisibles. De plus, le système est très sensible aux influences atmosphériques: la rouille ou l'humidité modifient l'interaction câble/bloc.
Pour pallier ce défaut, d'autres dispositifs à friction, indépendants de la force du serrage ont été proposés, dans lesquels le câble passe sur des plots ou des poulies à friction, à l'intérieur d'un boítier. Les documents EP-531574, CH-684704, FR-2605653 et FR-2576047 décrivent de tels dispositifs. Ces dispositifs sont plus onéreux à réaliser que les boucles à friction décrites ci-dessus.
Un autre inconvénient important, commun à tous les dispositifs à friction décrits ci-dessus, réside dans le fait que l'absorption d'énergie ne se fait que par l'intermédiaire du phénomène de friction. Ce phénomène ne peut pas induire l'absorption de quantités d'énergie très importantes en un temps très court.
Pour pallier cet inconvénient, des dispositifs d'absorption de chocs basés sur le principe de la déformation plastique ont été proposés. Le document EP-877122 décrit une boucle de dissipation d'énergie pour câbles porteurs comprenant un ou plusieurs tronçons de câble fusibles montés en parallèle par des paires de manchons sur le câble porteur. Le ou les câble(s) fusible(s) se rompent avant que le câble porteur ne subisse un dommage. Ce dispositif devient onéreux et difficile à mettre en place lorsque le nombre de tronçons fusibles par boucle de dissipation dépasse 3 ou 4. Chaque tronçon se rompant avant que le tronçon suivant ne soit sollicité, l'impact d'une grosse pierre génère une succession de chocs pulsés pouvant causer la rupture de l'ensemble.
Le document EP-494046 décrit un dispositif d'absorption du type défini d'entrée. Dans ce dispositif, le câble susceptible de subir des tractions brutales passe à l'intérieur d'un tube conformé en une ou plusieurs spires d'hélice; les deux extrémités de ce tube, qui se chevauchent, sont reliées par une bride. Une traction sur le câble provoque une déformation du tube, élastique ou plastique selon l'intensité de la traction, s'accompagnant d'une réduction du diamètre de l'hélice. Ce dispositif permet une absorption d'énergie reproductible en cas de chocs d'intensité faible ou moyenne. Toutefois, en cas de chocs importants, l'évolution de la déformation plastique du tube est difficilement prévisible. Elle peut se localiser à un endroit d'une spire du tube, et entraíner la pliure ou la rupture du tube à cet endroit, alors que le reste de la spire se trouve à peine déformé. Dans ce cas, le câble sera lui-même plié et définitivement endommagé à cet endroit. Ce risque augmente en cas de chocs répétés: une légère déformation plastique d'une zone de la spire induira une forte déformation plastique localisée de la même zone lors du/des prochains chocs. De telles zones fragilisées peuvent être peu visibles et peuvent échapper au contrôle lors d'inspections périodiques du site.
Le but de la présente invention est de proposer des dispositifs d'absorption de chocs pour câbles sollicités en traction qui ne présentent pas les inconvénients précités. En particulier, un but de la présente invention est de proposer un dispositif d'absorption de chocs dont l'efficacité soit indépendante de facteurs humains, tel qu'un serrage plus ou moins soigneux, lors du montage. C'est également un but de l'invention de proposer un dispositif d'absorption dont le fonctionnement soit indépendant de facteurs météorologiques. C'est encore un but de l'invention que de proposer un dispositif d'absorption de chocs qui, après mise en oeuvre d'une partie seulement de sa capacité d'absorption d'énergie, conserve encore une fonctionnalité restante certaine. C'est enfin un but de l'invention que de proposer un dispositif d'absorption de chocs dont l'état de fonctionnement soit facile à contrôler lors d'inspections.
Ces buts sont atteints grâce à un dispositif d'absorption de chocs du type défini d'entrée, dans lequel l'enveloppe est constituée d'une pluralité d'éléments fusibles, agencés de façon à ce que la partie des forces transmises par la portion de câble logée dans l'enveloppe, engendrant la déformation plastique de l'enveloppe, s'exerce séquentiellement sur des éléments fusibles voisins de cette enveloppe, et qui comprend un moyen de retenue pour retenir une portion du câble à l'intérieur de la partie restante de l'enveloppe tant qu'il existe au moins un élément d'enveloppe non rompu.
Le terme "élément fusible" désigne, au sens de la présente invention, un élément susceptible de subir une déformation plastique sous l'effet d'une contrainte mécanique, puis une rupture, lorsque les contraintes mécaniques dépassent une certaine intensité. Conformément à l'invention, les éléments fusibles absorbent l'énergie d'un choc d'abord par déformation plastique puis par rupture. Du fait que les éléments fusibles se déforment plastiquement puis se rompent séquentiellement, lorsque le dispositif a subi un choc suffisant pour déformer et éventuellement rompre une première partie seulement des éléments fusibles, une deuxième partie des éléments reste fonctionnellement intacte. Grâce au moyen de retenue, qui maintient une portion de câble à l'intérieur de la partie restante de l'enveloppe, cette partie restante peut encore absorber un choc correspondant au nombre d'éléments restant intacts. A la fin du processus de déformation et de rupture de l'enveloppe, le câble est complètement libéré et travaille selon ses caractéristiques propres.
De préférence, l'enveloppe du dispositif d'absorption de choc est capable de loger la portion de câble, qui lui transmet les forces de traction s'exerçant sur le câble, conformée en anse ou en boucle, et présente au moins une ouverture par laquelle les deux brins du câble prolongeant la portion conformée en anse ou en boucle peuvent passer. De la sorte, en cas de traction sur le câble, l'élément fusible bordant l'ouverture subit en premier une déformation. Puis la déformation, suivie de la rupture, se propage d'élément en élément.
Selon un mode d'exécution préféré de l'invention, les éléments fusibles sont des anneaux empilables, dont les dimensions sont telles qu'ils laissent passer dans leur ouverture la portion de câble précitée conformée en anse, et l'enveloppe est constituée d'un empilement de ces anneaux empilables, solidarisés entre eux par un moyen de maintien d'empilement.
Ces anneaux peuvent être des disques de diverses formes. Les anneaux de l'empilement peuvent être circulaires. Ils peuvent également présenter une forme elliptique. La forme des anneaux peut varier en fonction de leur position dans l'empilement; en particulier, les anneaux de la partie centrale de l'empilement peuvent être circulaires alors que les anneaux situés à l'une des extrémités, ou aux 2, peuvent présenter une forme elliptique pour ménager le câble. Les anneaux peuvent présenter la même rigidité tout au long de l'empilement, la rigidité peut également varier au long de l'empilement, soit par le choix des dimensions des anneaux soit par un choix de la nature des matériaux. En particulier, les anneaux destinés à se rompre en dernier peuvent être plus résistants pour favoriser le passage du comportement de l'ensemble câble + dispositif absorbeur au comportement mécanique du câble seul.
En particulier, ces anneaux peuvent être des rondelles métalliques soudées entre elles au moyen d'au moins un cordon de soudure qui maintient leur empilement. Il est également possible de loger l'empilement d'anneaux dans une gaine commune, telle qu'un tube en matière plastique moulé ou enfilé sur les anneaux, ou similaire.
De préférence, les dimensions des anneaux, en particulier l'épaisseur, et la nature du matériau des anneaux sont c hoisis de telle sorte que, sous l'effet d'une traction sur le câble, un élément de l'enveloppe commence à se déformer avant que l'élément précédent sollicité avant lui, ne soit totalement rompu. Ce choix de matériau et de dimensions évite l'apparition de forces ou chocs pulsés, ou tout au moins diminue leur amplitude.
Toute pièce susceptible de retenir et bloquer une portion de câble engagée à l'intérieur de l'enveloppe est susceptible de servir de moyen de retenue. Un moyen de retenue particulièrement simple à réaliser est constitué d'un axe dont la longueur est supérieure à la plus grande dimension intérieure des anneaux. Cet axe est glissé à l'intérieur du sommet de l'anse ou boucle dépassant de l'extrémité de l'empilement opposée à celle par où sortent les deux brins. Un tel axe peut être de forme générale cylindrique et présenter deux creusures conformées de façon à entrer en contact et s'adapter contre deux portions de la surface de l'anneau constituant une des extrémités de l'empilement.
Pour éviter le glissement de l'axe hors de cette position, en particulier parce que sous l'effet du vent ou d'une traction, le hauban ou câble ballotte, l'axe peut présenter des moyens de fixation permettant de le fixer au câble et/ou à l'anneau constituant l'extrémité du dispositif par où dépasse l'anse ou la boucle de câble. Cet anneau peut présenter des creusures ou forures ou ergots correspondants.
D'autres propriétés et avantages de l'invention apparaítront à l'homme de métier de la description ci-dessous d'un mode de réalisation préféré, en référence au dessin, dans lequel:
  • la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif d'absorption de chocs avec un câble engagé dans l'enveloppe;
  • la figure 2 est une vue en coupe d'une rondelle, selon son axe,
  • la figure 3 est une vue en perspective d'un axe d'extrémité du dispositif,
  • la figure 4 montre l'axe de la figure 3 engagé sur l'empilement,
  • les figures 5, 6, 7 et 8 sont des photos montrant un dispositif d'absorption de chocs respectivement avant le début d'un essai de traction, après le début de l'essai, en cours d'essai et vers la fin de l'essai.
  • la figure 9 montre 3 diagrammes Allongement du câble/Force de traction.
La figure 1 montre l'enveloppe (1) d'un dispositif d'absorption de chocs, constituée d'un empilement de rondelles métalliques 2, 3. Les rondelles 2 situées au milieu de l'empilement sont de forme circulaire, alors que les rondelles ou disques d'extrémité 3 sont de forme légèrement elliptique. Les rondelles sont soudées entre elles par deux cordons de soudure, dont l'un, 4, est visible sur la figure 1, le deuxième lui étant sensiblement diamétralement opposé. Ces cordons de soudure suffisent à assurer le maintien de l'empilement, tout en assurant une liaison mécanique entre les rondelles relativement faible, de sorte que celles-ci, sous l'effet de forces de déformation, présentent leurs comportements mécaniques propres. Une portion d'un câble métallique torsadé C est conformée de façon à former une anse, dont le sommet 5, dépasse de l'extrémité inférieure de l'empilement, alors que les deux brins 6 et 7 prolongeant l'anse en direction des deux extrémités du câble, ressortent tous deux par l'extrémité supérieure de l'empilement. L'axe 13 disposé en travers de la dernière rondelle bloque le sommet 5 de l'anse par rapport à l'empilement et empêche le câble de s'échapper. Les extrémités de l'axe 13, qui reposent sur la dernière rondelle, sont amincies et soudées par 2 points à cette rondelle.
Un autre mode d'exécution de cet axe est visible sur la figure 3. Cet axe, 12, de forme généralement cylindrique, présente deux plats 8 et 9, pour limiter la déformation de la rondelle d'extrémité et repose sur la dernière rondelle par ces deux plats 8 et 9 comme le montre la figure 4. Cet axe est également traversé par deux trous 10 et 11. Ces trous permettent d'assurer, par l'utilisation de moyens non représentés, tels que des fils métalliques noués, le maintien de la position de l'axe 12 au contact du sommet de l'anse formé par le câble, même si le frein est violemment secoué une tempête ou par une traction violente sur une extrémité du câble. Le diamètre de l'axe 12 est approximativement la moitié du diamètre extérieur des rondelles.
La figure 2 montre une coupe d'une rondelle, en illustrant ses paramètres géométriques, à savoir la longueur de la rondelle L dans la direction de son axe, l'épaisseur de la rondelle E et le diamètre extérieur de la rondelle D. La rigidité d'une rondelle est proportionnelle à son épaisseur E, et la rigidité du dispositif d'absorption dépend principalement de l'épaisseur E des rondelles, pour un matériau donné. La rigidité du dispositif est par ailleurs proportionnelle au module d'élasticité du matériau. L'acier 37-2 s'est révélé un matériau avantageux, ni trop rigide, ce qui entraínerait une rupture immédiate sous l'effet d'une contrainte sans déformation plastique préalable, ni trop souple, ce qui entraínerait une déformation et une destruction quasi simultanée d'un nombre trop élevé de rondelles.
La longueur L des rondelles est importante en ce qui concerne le fonctionnement d'ensemble du dispositif. Si les rondelles sont longues, des chocs successifs apparaissent lorsque les rondelles se cassent les unes après les autres. Si les rondelles sont courtes, elles ont tendance à passer les unes sur les autres en cours du phénomène de déformation. Pour des rondelles en acier 37-2, la longueur des rondelles se situe de préférence entre 5 et 12 mm. Les meilleurs résultats sont obtenus avec une longueur de 7 mm, indépendamment de l'épaisseur E de la rondelle. Par contre, la force nécessaire au fonctionnement du dispositif, c'est-à-dire la déformation et à la rupture successive des rondelles, est peu dépendante de la longueur L des rondelles.
Exemple 1: Déroulement du processus de destruction d'un absorbeur de chocs
L'essai est mené sur un empilement de 65 rondelles de 7 mm de longueur, de 70 mm de diamètre et de 5 mm d'épaisseur. La photo de la figure 5 montre le dispositif intact, au début de l'essai. Les deux brins de câble sont légèrement tendus. La force de traction plaque l'axe situé en haut de la photo, entouré du sommet de l'anse formée par le câble, contre la rondelle supérieure. Comme on peut le voir sur la photo, les rondelles proches de l'axe sont ovales, le grand axe se situant dans le plan médian du sommet de l'anse du câble. Lorsque la force de traction sur les deux brins du câble augmente, les premières rondelles du bas commencent à se déformer. La photo de la figure 6 montre le début de la destruction du dispositif: la rondelle no 1 est déjà rompue, les rondelles nos 2 et 3 sont fortement déformées, les rondelles 4 et 5 commencent à se déformer, les autres rondelles sont encore dans leur état initial. La photo 7 montre le dispositif dans la phase médiane de l'essai: dans le bas de la photo on voit de nombreuses rondelles brisées, les trois rondelles du bas de la partie restante du dispositif sont en cours de déformation. Les rondelles situées au-dessus ne sont pas encore déformées. La photo de la figure 8 montre une phase de l'essai proche de la fin, c'est-à-dire les quatre dernières rondelles juste avant leur rupture.
Exemple 2: Influence de l'épaisseur des rondelles sur l'énergie absorbée
La figure 9 montre trois diagrammes A/F, allongement du câble/force de traction appliquée, pour trois empilements de rondelles en Ac 37-2de même longueur totale, 750 mm, présentant le même diamètre extérieur, 70 mm, chaque rondelle ayant une longueur individuelle de 7 mm. L'épaisseur de chaque rondelle est respectivement de 6 mm, 5 mm, et 4 mm. Ces essais montrent que la force de rupture reste sensiblement constante, sans pulsations importantes, pendant la rupture séquentielle du dispositif. La force de rupture croít avec l'épaisseur: Les forces moyennes sont respectivement de 120, 85 et 55 kN pour des épaisseurs respectives de 6, 5 et 4 mm. L'énergie absorbée est respectivement de 180 Kj, 127 Kj et 82 Kj. Les essais montrent également que l'allongement du câble pendant l'opération est substantiellement dû à la disparition de la portion en anse, sans allongement plastique notable du câble lui-même.
Exemple 3:
Le tableau 1 résume des résultats d'essais effectués avec deux aciers différents et des rondelles de différentes dimensions. Le tableau illustre l'influence de l'épaisseur et de la longueur des rondelles sur le comportement du dispositif en cours de destruction.
L'ensemble des essais montre qu'il y a une bonne corrélation entre les dimensions des rondelles et la force de fonctionnement du dispositif.
Les essais montrent également que le câble est très peu marqué après un premier fonctionnement du dispositif d'absorption d'énergie; il reste donc fonctionnel et utilisable. Une fois que le dispositif a fonctionné, le câble reste tendu et on dispose encore de toute sa résistance propre pour assurer la fonction pour laquelle il a été prévu.
Il résulte de l'ensemble de la description ci-dessus que ce dispositif d'absorption de chocs est extrêmement simple à réaliser et très efficace pour dissiper une quantité d'énergie importante. Un choix judicieux des dimensions permet de l'adapter aux utilisations les plus variées.
Si le dispositif est monté sur un hauban d'écran de protection contre les chutes de pierre, le dispositif peut absorber l'énergie cinétique de pierres tombant dans le filet et le câble continue à retenir l'ensemble des masses.
Lors d'inspections de contrôle, il est facile de voir si le dispositif a fonctionné, car il est aisé d'observer la rupture des rondelles. Le changement du câble n'est pas nécessaire après un premier fonctionnement du câble s'il reste une majorité de rondelles non-détruites.
Matière Diamètre extérieur Epaisseur (E) Longueur (L) Force obtenue Remarques
Ac 37-2 (soudé) 70 mm 5 mm 7mm 83 kN Force très constante, très bon résultat
Ac 37-2 (soudé) 70 mm 5 mm 5 mm 78 kN Force constante, mais les rondelles se chevauchent
Ac 37-2 (soudé) 70 mm 5 mm 10 mm 85 kN Force pulsée avec choc
Ac 35 tube sans soudure 70 mm 6 mm 10 mm 120 kN Force légèrement pulsée
Ac 35 tube sans soudure 70 mm 5 mm 13 mm 70 kN Force pulsée avec gros chocs
Ac 35 tube sans soudure 60 mm 4 mm 10 mm 50 kN Force pulsée avec chocs
Ac 35 tube sans soudure 60 mm 3 mm 5 mm Les rondelles se chevauchent

Claims (14)

  1. Dispositif d'absorption de chocs pour un câble sollicité en traction comprenant une enveloppe pouvant loger une portion de câble, la forme de l'enveloppe étant choisie de façon à ce qu'au moins une partie des forces générées par une traction sur ledit câble soit transmise à l'enveloppe par ladite portion de câble, l'enveloppe étant susceptible de subir une déformation plastique lorsque ladite partie des forces dépasse une valeur prédéterminée, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) est constituée d'une pluralité d'éléments fusibles (2, 3) agencés de façon à ce que la partie des forces transmises par la portion de câble logée dans l'enveloppe, engendrant ladite déformation plastique, s'exerce séquentiellement sur des éléments fusibles voisins, et en ce que le dispositif comprend un moyen de retenue (12, 13) pour retenir une portion du câble à l'intérieur de la partie restante de l'enveloppe tant qu'il reste au moins un élément fusible d'enveloppe non rompu.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) est capable de loger ladite portion de câble conformée en anse ou en boucle et présente au moins une ouverture par laquelle les deux brins (6, 7) prolongeant la portion de câble conformée en anse ou en boucle peuvent passer.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments fusibles (2, 3) sont des anneaux empilables, dont les dimensions permettent le passage de ladite portion de câble conformée en anse et en ce que l'enveloppe (1) est constituée d'un empilement desdits anneaux empilables, solidarisés entre eux par un moyen de maintien d'empilement (4).
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits anneaux sont des rondelles (2, 3) soudées entre elles par au moins un cordon de soudure (4).
  5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits anneaux sont maintenus empilés au moyen d'une gaine.
  6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les dimensions des anneaux et la nature des matériaux les constituant sont choisis de telle sorte qu'en cours de déformation de l'enveloppe (1), un élément commence à se déformer avant que l'élément précédent sollicité avant lui ne soit rompu.
  7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites rondelles sont constituées d'acier 37-2, et présentent une longueur (2) comprise entre 5 et 12 mm, en particulier une longueur d'environ 7 mm.
  8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les anneaux (2) de la partie centrale de l'empilement sont circulaires et que les anneaux (3) d'au moins une partie d'extrémité dudit empilement sont elliptiques.
  9. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la rigidité des anneaux varie en fonction de leur position dans l'empilement.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que ledit moyen de retenue est un axe (12, 13) dont la longueur est supérieure à la plus grande dimension intérieure des anneaux.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que ledit moyen de retenue est un axe cylindrique (12) qui présente deux creusures (8, 9) conformées pour s'adapter contre deux portions de la surface de l'anneau constituant l'une des extrémités de l'empilement.
  12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'axe (12) présente des moyens de fixation (10, 11) permettant de le fixer au câble.
  13. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'axe (12) est fixé, en particulier par soudure, au dernier anneau.
  14. Ecran de protection contre les chutes de pierres, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif d'absorption de chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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