Brevet FR2381904A1 — publié le 19780922

La présente invention, relative aux soutènements coulissants des galeries souterraines, concerne un dispositif d'assemblage et de serrage, à l'endroit de leur recouvrement réciproque, de deux profilés du type en gouttière et dont le contact se fait par les ailes, lequel dispositif permet, par la rotation limitée d'une double came de serrage, d'obtenir un coulissement sous charge élevée et constante, atteinte dès le début de celui-ci. I1 est connu pour le soutènement coulissant des galeries de mines d'utiliser : - soit des cintres composés de 3 ou 4 éléments courbes d'un même profilé, assemblés deux à deux - soit, en galerie rectangulaire, des étais rectilignes composés eux aussi d'éléments du même profilé. Le profilé est, de préférence, du type en gouttière avec un profil général en U, la distance des flancs au droit des ailes étant supérieure à celle au droit du fond, de manière à permettre l'emboitement de deux profilés dont les modules de flexion sont sensiblement égaux par rapport aux axes principaux. Le serrage est obtenu, dans la généralité des cas, à l'aide de colliers à vis comprenant, par exemple, deux brides adaptées à la conformation des profilés(côté convexe et c8té concave) et réunies par des boulons dont le serrage rattrape les jeux et détermine la résistance par frottement au coulissement des éléments. Une telle disposition a été largement utilisée dans les travaux souterrains du fait du développement important des profilés en gouttière de type ancien avec contact par les flancs latéraux, dont la caractéristique de fonctionnement était un pincement ou effet de coin. La pénétration du coin formé par le profilé mâle ne nécessitait qu'un serrage moyen de l'ordre de celui atteint par des boulons mais exigeait par contre une grande longueur de filetage, préjudiciable au temps d'installation. Bien entendu, du fait des tolérances de laminage, des emboitements différents constituaient une cause de dispersion importante des valeurs de résistance au coulissement.De plus une augmentation ultérieure de l'emboitement des profilés sous l'effet de la pression des terrains rendait inefficace un serrage uniforme des boulons lors de la pose. L'apparition de profilés en gouttière ayant uniquement contact sur les ailes, à l'exclusion de tout contact sur les flancs, a été un facteur de régularité de la résistance au coulissement: tout effet dispersif de pénétration plus ou moins grande de coin était supprimé. Cependant elle a rapidement montré, d'une part, que le serrage par un nombre admissible de boulons ne procurait qu'une résistance au coulissement insuffisante et, d'autre part, qu'une longueur importante de filetage devenait inutile, les jeux à rattraper étant nettement plus faibles et peu différents. La présente invention, qui vise à améliorer les résultats à attendre de profilés coulissants en gouttière frottant uniquement sur les ailes tout en simplifiant les moyens à mettre en oeuvre pour obtenir ces résultats, a pour objet un dispositif d'assemblage et de serrage de ces profilés, de pose simple et rapide, permettant automatiquement et sans exiger un serrage initial uni forme - d'une part, d'obtenir régulièrement une portance élevée dès le début du coulissement, la valeur de cette portance ayant été fixée lors de la construction. - d'autre part, un coulissement ultérieur sous charge constante. Ce but est atteint au moyen d'un dispositif comprenant une serrure constituée d'un fer plat en forme d'U à branches longues au fond duquel est soudé un tronçon court du même profilé que ceux à solidariser, servant de plaque de serrage et de guidage, la serrure étant fermée par un axe, qui peut être constitué par la tige d'un boulon traversant deux trous percés dans les branches de l1U près des extrémités de celles-ci.L'axe traverse aussi une double came de serrage dont les deux plateaux ont le même profil, l'ensemble affectant la forme générale d'une bobine de fil à coudre disposée entre les deux branches de l'U et qui peut entre, soit en deux pièces coupées par le plan médian perpendiculaire à l'axe de rotation (plan par rapport auquel elles sont symétriques) soit en une seule pièce après soudure dans le plan médian défini ci plus haut, chacun des plateaux de came venant serrer au droit de chaque aile les profilés à solidariser et ladite came double étant susceptible d'effectuer une rotation limitée par butée, lorsque la résistance au coulissement désirée est atteinte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci après d'un mode de réalisation non limitatif, illustré par le dessin ci annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue en élévation d'un exemple de dispositif conforme à l'invention, avec limitation de la rotation de la double came de serrage par butées fixées sur chacun des plateaux de celle-ci, lesquelles butées viennent s'appuyer sur lesbranchesdu collier en U de la serrure - la figure 2 est une vue en plan du dispositif selon la figure 1 sur laquelle les tranches des deux profilés à solidariser ont été hachurées pour la clarté du dessin et aussi sur laquelle on peut voir le plan de section médian perpendiculaire à l'axe de rotation de la came, qui permet de constituer celle-ci-en deux pièces symétriques par rapport à ce plan, ou en une partie unique par soudure dans ce plan. - la figure 3 représente en élévation une première variante de construction du dispositif de la figure 1, les profilés à solidariser n'ayant pas été représentés, dans laquelle la butée limite de rotation de la came double est constituée par une portion rectiligne de chacun des plateaux, au delà de la courbe excentrée, ladite partie rectiligne venant s'appuyer sur l'aile du profilé et, ainsi, limiter la rotation. - la figure 4 est une vue en élévation d'une seconde variante de construction du dispositif conforme à l'invention (profilés non représentés) dans laquelle la butée n'est plus sur les plateaux de la came double mais est constituée d'une barrette reliant les deux bandages de la serrure au voisinage des extrémités du collier en U, les plateaux de la came double venant buter sur cette barrette qui limite leur rotation. - la figure 5 est une vue de profil de la figure 4 - la figure 6 est une vue en élévation d'une troisième variante de construction du dispositif conforme à l'invention dans laquelle les butées ne sont situées ni sur les plateaux de la came double, ni sur le plateau en U de la serrure, mais sur les ailes du profilé servant de chemin de roulement à la came, de part et d'autre de ce profilé. La rotation de la came double est limitée par le contact de ces butées avec le collier en U de la serrure, ce qui bloque le profilé sur lequel roule la came, l'autre profilé pouvant coulisser librement sous une charge constante qui est fonction du. serrage de la serrure après rotation de la came.La course de cette dernière (donc le cou plissement à admettre pour un serrage donné) est égale à celle de deux pistons comprimant chacun un ressort, ou un élastomère, à l'intérieur de deux cylindres fixés latéralement sur le collier en U de part et d'autre, au droit des ailes du profilé sur lesquelles- ont été soudées les butées. La course de ces deux pistons peut être réglée à l'avance par vis, en vue d'une charge de cou plissement donnée. - la figure 7 est une vue de profil de l'aménagement selon la figure 6 - la figure 8 est une coupe selon a a de la figure 6 montrant le dispositif annexe qui permet de régler le coulissement à admettre avant butée. Sur les figures 1 et 2 un profilé en gouttière (1) emboite un profilé identique (2), le contact ayant lieu uniquement par les ailes en (9), et est rendu solidaire de celui-ci au moyen d'une serrure comprenant un collier (3) qui peut être constitué d'un fer plat replié en forme d'U à branches longues, au fond duquel est soudé un tronçon (4) du même profilé que (1) et (2) de lanière à servir de contreplaque de guidage. Le collier (3) embrassant les profilés (1) et (2), la serrure est fermée par la tige d'un boulon (5) traversant deux trous (6) percés dans les branches de l'U du collier (3) près des extrémités de celles-ci.La tige du boulon (5) sert d'axe à une cane double de serrage, dont les deux plateaux ont le m & e profil, disposée entre les branches de l'U et qui peut être composée de deux pièces (7a) et 7b) symétriques par rapport au plan médian (7c) de l'ensemble, lequel affecte grossièrement la forme générale d'une bobine de fil à coudre sectionnée à mi-hauteur par un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Cette came double peut aussi ne former qu'une seule pièce, après soudure dans le plan médian (7c). Par quelques coups de marteau donnés lors de la mise en serrage, chacun des plateaux (7a) et (7b) rattrape les jeux et vient serrer en (10), au droit de chaque aile le profilé (i) sur le profilé (2) déterminant une certaine résistance au coulissement. La came double étant donc en position de serrage initial - la résistance au coulissement du profilé (2) est obtenue par les surfaces (8) et (9) qui travaillent au frottement de glissement. - celle du profilé (1) est obtenue, d'une part, par la surface (9) qui travaille au frottement de glissement et, d'autre part, par la surface (10) qui travaille au frottement de roulement du fait de la came double dont les plateaux (7a) et(7b) peuvent tourner autour de l'axe (5). Il en résulte que le profilé (1) va coulisser le premier, les pièces (7a) et (7b) effectuant une rotation et le dispositif d'assemblage restant solidaire du profilé (2). La rotation aura pour effet d'augmenter le serrage de la came double déterminant une augmentation de tension dans la serrure dont le résultat sera, du fait de la faible surface de contact entre les plateaux (7a) et (7b) et les ailes du profilé (1), une augmentation importante de la pression en (10). Cette rotation et l'augmentation de pression conséquente seront limitées par lJappui de la butée (11) de chacun des plateaux sur le collier en U (3).A noter que-dans le cas d'une came double en deux pièces les appuis pourront ne pas être simultanés (dispersion du serrage initial) mais interviendront successivement à peu d'intervalle déterminant en fin de compte, après butée, un allongement d'où une tension toujours égale dans la serrure rendant la résistance au coulissement indépendante des différences de serrage initial de chaque plateau. A ce moment, la double came devenant fixe, la résistance de roulement en (10)-sera transformée en une résistance de glissement sous forte pression (donc avec fort coefficient de frottement) du fait-de la faible surface de contact, alors qu'en (8) et (9), les surfaces étant nettement plus grandes, le coefficient de frottement sera plus faible. C'est le profilé (2) qui coulissera alors, le dispositif d'assemblage restant solidaire du profilé (1). La tension dans la serrure ne variant pas, le coulissement se fera sous charge constante. A noter que sur les figures 1 et 2, la disposition des sections droites des profilés (1) (2) et du tronçon (4) peut être retournée de 180 par rapport au plan axial sans changement de fonctionnement, la seule modification consistant en une forme concave (au lieu de convexe ainsi que figuré sur le dessin) des parties en contact des plateaux (7a) et (7b) avec le profilé (1). Sur la figure 3 la butée limite de rotation de chacun des plateaux de la came double est constituée par un segment de droite (12) du plateau luimême, au delà de la courbe excentrée, cette partie rectiligne venant s'appuyer sur l'aile du profilé (7) (non représenté sur la figure 3) et limiter la rotation de la came double. Sur les figures 4 et 5, la butée limite fait partie du collier en U (3) et est constituée d'une barrette (13) servant d'arrêt à la rotation des plateaux (7a) et (7b) de la came double. Sur les figures 6 et 7, deux butées (14) sont soudées sur les ailes du profilé (7) de part et d'autre de ce profilé. Ces butées (14) sont, lors de la mise en oeuvre du dispositif faisant l'objet de l'invention, maintenues autouatiquement à une distance du bord du collier en U (3) égale à la course prévue pour la rotation de la came double (7a) (7b), par le moyen de deux dispositifs annexes fixés au collier en U (3), de part et d'autre de celui-ci, au droit de chacune des ailes du profilé (1).Le détail d'un de ces dispositifs annexes est donné par la figure 8, qui en est une coupe passant par aa de la figure 6 : un piston (17) sort d'un cylindre (16) sous l'action d'un ressort (vis) (ou d'un élastomère) d'une quantité réglée par la vis de réglage (18), lors du début du coulissement le piston (17), poussé par la butée (74), rentre dans le cylindre (16) en comprimant le ressort (15). Entrainée par le profilé (7) la came double (7a) (7b) roule jusqu'à ce que le piston (17) soit coiplé tement rentré, la butée (14) s'appuie alors sur le bord du collier en U (3). A ce moment la résistance au coulissement choisie est atteinte et, le profilé (1) et les plateaux (7a) (7b) de la came double étant dans cette variante de construction bloqués mécaniquement, le profilé (2) coulisse sous charge constante. Le préréglage de la distance entre les butées (14) et le bord du collier en U (3) permet d'obtenir, au chantier même, diverses charges de coulissement, à la condition bien entendu que le serrage initial de la came double (7a) (7b) ait une valeur suffisante et constante, ce qui peut être visualisé à l'aide d'un repère (20) tracé sur chacun des plateaux de la double came, ou peut etre éventuellement obtenu à l'aide d'un dispositif auxiliaire hydraulique amovible. Enfin une goupille peut, en (19), maintenir le piston rentré pour le transport. Le dispositif décrit cidessus est applicable à toute construction de soutènement coulissant de galeries souterraines, composé de profilés en gouttière en éléments rectilignes ou curvilignes, à l'assemblage desquels, en leur raccordement réciproque, il apporte les caractéristiques et avantages intrinsèques suivants : - Une pleine portance quasi immédiate, atteinte après un très faible coulissement - un minimum de jeux à rattraper du fait que les ailes seules sont comprimées, d'où un rendement de serrage inégalé par les dispositifs qui compriment la section droite complète des profilés. - une autorégulation de la portance, la rotation de chaque plateau de la came double jusqu'à la butée corrigeant l'effet des différences de serrage initial. une facilité et une grande rapidité de pose aussi bien que de dépose. Par ailleurs 11 invention n'est nullement limitée à des structures de soutènement formées de profilés en gouttière tels que ceux représentés sur le dessin, mais est applicable à toute forme de profilés s'emboitant l'un dans l'autre sans effet de pincement, moyennant quelques modifications ou adaptations dues à la forme particulière des profilés. REVENDICATIONS I. Dispositif d'assemblage et de serrage de deux profilés en gouttière, en contact par leurs ailes et utilisés pour le soutènement coulissant des galeries souterraines, permettant par la rotation limitée d'une carne double de serrage d'obtenir un coulissement sous charge élevée et constante atteinte dès le début du coulissement, caractérisé par le fait qu'il comprend une serrure constituée d'un fer plat replié en forme d'U à branches longues au fond duquel est soudé un tronçon court du méme profilé que ceux à solidariser, la serrure étant fermée par la tige d'un boulon passée dans deux trous percés dans les branches de l'U près des extrémités, lequel boulon traverse aussi une came double de serrage dont les deux plateaux ont le même profil, l'ensemble de la came double affectant la forme d'une bobine de fil à coudre disposée entre les branches de 1 'U et sectionnée en deux pièces selon le plan médian perpendiculaire à l'axe de rotation, chaque plateau de la came double venant serrer au droit de chacune de leurs ailes les profilés à solidariser et ladite came double étant susceptible d'effectuer une rotation limitée par butée lorsque la résistance au coulissement désirée est atteinte. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux pièces de la came double en constituant une seule par soudure dans le plan médian perpendiculaire à l'axe de rotation. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que la limitation de la rotation de la came est réalisée par deux butées, chacune étant soudée sur l'un des plateaux de la came double et venant s'appuyer, après rotation de cette dernière, sur chacun des bords du collier en U de la serrure. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la butée soudée sur chacun des plateaux est supprimée et remplacée par un segment de droite du plateau luiimêe, au delà de la courbe excentrée, ladite partie rectiligne venant s'appuyer sur l'aile du profilé et limiter la rotation de la came double. 5. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la butée ne fait pas partie de la came double mais du collier en U de la serrure, une barrette soudée entre les deux branches longues de 1 'U, près des extrémitEs, servant d'arrêt à la rotation de la came double. 6. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait ue les deux butées sont soudées latéralement aux ailes du profilé servant de chemin de roulement aux deux plateaux de la came double et maintenues à la mise en oeuvre du dispositif, automatiquement à une distance préréglée des bords du collier en U par un dispositif annexe à ressort et vis de réglage, ladite distance correspondant à la course de rotation de la came et lesdites butées venant ensuite s'appuyer sur les bords latéraux du collier en U, bloquant le profilé intéressé et la came, lorsque cette dernière a effectué la rotation désirée. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les sections droites des profilés et du tronçon court ont subi un retournement de 1800, la surface de contact avec les profilés de chaque plateau de la came double devenant concave au lieu de convexe.