Brevet FR2383264A1 — publié le 19781006

La présente invention concerne une entretoise destinée à relier deux blocs en béton ou blochets pour constituer une traverse de chemin-de-fer en béton acier, cette entretoise étant obtenue par relaminage de rails. On sait que les traverses mixtes en béton-acier présentent des avantages mécaniques qui imposent leur utilisation lorsque les rails quelles supportent sont soumis à des efforts très importants dus aux poids et aux vitesses élevées des trains. D'autre part il faut que ces traverses résistent également à la corrosion afin d'obtenir une durée de vie au moins à peu près égale à celle du beton des blochets. I1 est bien connu des techni ciens de la voie quel' acier à rail convient particulièrement à cette dernière sujétion. I1 est donc judicieux de fabriquer les entretoises de ces traverses mixtes à partir de rails déposés dont le métal, tout en résistant convenablemént à la corrosion sans protection extérieure, présente des caractéristiques mécaniques satisfaisantes. Bien qu'il 51 agisse d'une matiere de récupération, c'est en fait une matière intrinsèquement plus noble et mieux adaptée à cet emploi particulier que les aciers courants.En outre on comprend que dans le cas des grands réseaux ferrés qui utilisent déjà ou qui utiliseront bientôt la traverse à deux blochets en béton armé entretoisée par un fer profilé, se pose toujours le problème de définir et de faire fabriquer 11 entretoise la plus durablement efficace au moindre coût. On a proposé de nombreux profils d'entretoises, mais il est difficile de réaliser un profil favorisant la résistance à la corrosion, ctest- -dire en partieulier facilitant Itécoulement de l'eau de pluie, tout en présentant une performance optimale au point de vue des moments d'inertie. Aux vitesses élevées qui seront courantes demain, les réactions dynamiques transversales deviennent importantes. Associée aux réactions verticales, aux irrégularités d'appui sur le ballast, à la hauteur du rail, au niveau relatif de l'entretoise dans le blochet elles conditionnent le surécartement dynamique au passage d'essieu (parfoiste sousécartement).Pour limiter ces variations d'écartement en service, on sera conduit face à l'accroissement des vitesses à rigidifier encore ltentretoise. Cette rigidité découlant directement de l'inertie principale, celle-ci sera accrue de préférence par l'élargissement du profil (bien que de moindre rendement) plutôt que par la hauteur En effet, pour une même solli citation la composante longitudinale de la contrainte au fond des entailles sera d'autant plus faible que la distance de la fibre la plus éloignée à l'axe neutre sera plus faible. Il faut sussi noter que pour satisfaire les besoins divers qui vont de la voie métrique à la voie large (URSS, Espagne, Brésil et autres) en passant par la voie normale, des charges à l'essieu modestes jusqu'aux plus lourdes, des faibles vitesses des trains de minerai aux très grandes vitesses des lignes spécia- lisées, il faut proposer une gamme très large de profils. Parmi les profils qui ont été proposés et parfois utilisés, on peut citer les cornières, les U renversés dont l'ou- verture fait face vers le bas, les fers à trois branches en étoile, dont l'une est verticale, et plusieurs autres. Néanmoins la plupart de ces entretoises, eomme on le comprend en voyant leurs profils, ne favorisent pas particulièrement l'écoulement de l'eau. En outre les profils de ces entretoises ne sont pas toujours les meilleurs au point de vue de l'inertie principale, de l'inertie transversale et du module de résistance Enfin, si l'on part de rails relaminés ils ne donnent pas en général le meilleur rendement au relaminage lorsque l'on obtient ces profils. Le but de l'invention est de satisfaire à ces sujétions et de remédier à ces inconvénients en réalisant une entretoise pour traverses d'une performance optimale au point de oue des caractéristiques mécaniques, tout en facilitant au maximum l'écou- lement de l'eau de pluie, en donnant un rendement très favorable au relaminage partant de rails, et en permettant d'obtenir une gamme très étendue de profils à partir d'un meme type de rail. A cet effet l'invention a pour objet une entretoise performante issue de rails pour traverses en béton-acier caractérisée en ce qu'elle comporte une âme, une tete ou boudin renforças cette âme à sa partie supérieure en position d'utilisation et deux ailes partant de la partie inférieure de l'amie et inclinées chacune vers le bas. Ainsi on obtient avec des caractéristiques mécaniques excellentes, un profil très favorable au ruissellement de la pluie sans retenue d'humidité ni fixation de dépôts activant la corrosion. Suivant une autre caractéristique de l'invention toutes les extrémités du profil sont arrondies. Ainsi, en réalisant des extrémités arrondies, contrai rement à celles des fers à chrpente classiques, on limite les risques de corrosion fissurante. Suivant une autre caractéristique de l'invention l'angle d'ouverture des ailes est compris entre 900 et 1800 et de préférence égal à 1200. De cette manière, on obtient le rendement global optimal du métal lorsque l'âme et les ailes ont des épaisseurs égales ou très voisines. Suivant une autre caractéristique de l'invention la tete ou boudin présente une forme générale triangulaire, la base du triangle se trouvant à la partie supérieure en position d'uti lisation. Suivant une autre caractéristique de l'invention les côtés du triangle de la tête partant de sa base sont parallèles aux ailes. Cette caractéristique, qui naturellement est secon daire, permet cependant le laminage en cannelures et la découpe sur cisaille avec lame de forme. Afin de mieux faire comprendre l'invention, on en décrira ci-dessous un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés, dans lesquels La Fig. 1 représente en perspective une entretoise suivant l'invention; et La Fig. 2 représente symboliquement en perspective le point de départ du laminage à partir d'un rail Vignole et d'arri vée à l'entretoise suivant l'invention. On voit sur la Fig. 1 que l'entretoise comporte une âme 1, prolongée à sa partie supérieure, en position d'utilisa tion, par une tete ou boudin 2 de forme générale triangulaire, qui la renforce, et à sa partie inférieure par deux ailes 3 faisart entre elles dans l'exemple un angle de 1200. On remarquera que toutes les extrémités 4 et 5 du profil sont arrondies afin d'éviter les corrosions fissurantes aux-endroits les plus sollicités en flexion alternée aux passages d'essieux. Grâce au fait que, dans l'exemple décrit, l'angle d'ouverture des ailes est de 1200, on obtient le meilleur rende ment global du métal lorsque l'âme et les ailes ont des épaisseurs égales ou très voisines, toutes choses égales d'ailleurs. Cet angle de 120 , qu'il est préférable de retenir, est un angle remarquable en mécanique, ce qui simplifie et facilite les usinages. D'autre part, les pentes ainsi crées sont suffisantes pour le ruissellement de la pluie ét la non accumulation des dépôts favorisant la corrosion. Le fait que l'âme est prolongée par la tête triangulaire 2 complète la caractéristique précédente pour obtenir le meilleur rendement global optimal du métal. Dans l'exemple représenté les côtés 6 du triangle formant la tête, et dont la base 7 se trouve à la partie supérieure, sont parallèles aux ailes 3. I1 n'existe donc aucune contre-dépouille, ce qui permet le laminage en cannelures, la découpe sur cisaille avec lame de forme, et accessoirement le dressage sur chant avec galets de forme. La tête ou boudin constitue en somme une queue d'aronde mâle prédisposée à accueillir des moyens de fixation particuliè- rement robustes et de multiples conceptions, sans encochage du boudin. On peut ainsi résister à des niveaux et fréquences de sollicitations dans les attaches impensables avec les dispositifs connus. Les efforts dans les attaches transitent directement par la tête et l'âme jusqu'aux racines profondes que constituent les ailes judicieusement enchâssées à 1200, et très bas dans le béton, beaucoup plus bas que dans le cas des attaches généralement connues. La présence de la tête ainsi conformée concourre, avec les ailes décrites plus haut, à limiter la hauteur libre de l'âme, qui est alors peu vulnérable, malgré sa minceur relative. On comprend aussi que le boudin issu du champignon du rail Vignole rend la traverse laminable économiquement sans subdivision de la section de départ. La Fig. 2 représente symboliquement comment, en partant d'un rail Vignole A on parvient au profil B suivant l'invention par les opérations de laminage qui sont décrites ci-dessous. Incidemment on remarquera l'analogie frappante entre le profil de départ et le profil d'arrivée. On est parti d'un rail destiné à subir des efforts déterminés, pour aboutir à un profil qui subira des efforts importants mais très différents, et cela en conservant en somme une forme générale presque- homothétique si l'on fait abstraction du rabattement des ailes, résultat que lton n'a pas rencontré jusqu'ici. Cela permet d'obtenir une gamme étendue de profils similaires. Le profil suivant l'invention ayant été conçu pour être obtenu par réduction d'un profil Vignole, le relaminage à chaud peut être conduit soit de façon traditionnelle, en cannelures obliques comme pour obtenir des petits rails, soit de préférence par refoulements alternés de l'âme et du patin selon les procédés et dispositifs décrits dans la demande de Brevet NO 76.20 112 en date du ler Juillet 1976 au nom de la demanderesse. L'entretoise que l'on vient de décrire présente de nombreux avantages, dont on a énuméré déjà quelques uns. On comprend qu'elle est favorable au ruissellement de l'eau de pluie, davantage même que le rail Vignole dont elle est issue, et offre à la fois par sa forme et par sa matière, une résistance prolongée à la corrosion. Elle résiste aux déformations élastiques grâce une inertie principale, dans le plan des sollicitations prépondérantes en voie, ayant une valeur élevée,et à une inertie transversale très largement suffisante pour la manutention et la tenue en service. Son profil trapu et tres ramassé, et son module de résistance élevé, associé à la haute limite élastique de l'acier à rail, lui assurent une grande résistance aux déformations permanentes. Enfin, par la présence d'une âme peu élancée située dans l'axe de symétrie, qui est lui-même dans le plan des sollicitations dominantes en service, l'entretoise résiste beaucoup mieux que les traverses à profil développable ou du type poutre, à l'effondrement par effort tranchant exceptionnel ainsi qu'à la déformation permanente par torsion. Dans un exemple de réalisation de hauteur 70 mm et d'épaisseur 6,3 mm on obtient une inertie principale égale à 55 cul', une inertie transversale égale à 14 cm4 et des modules de résistance de 15 et 4,6 cm3. Au point de vue économique la masse linéique est pratiquement la masse minimale pour le résultat obtenu. D'autre part, le relaminage à chaud, par le procédé que l'on a indiqué plus haut et sans subdivision de la section de départ, les facilités de cisaillage, l'encombrement minimal ainsi que la sta bilité du profil favorisant le stockage et la manutention des traverses finies, sont des facteurs augmentant encore les avantages économiques de l'entretoise suivant l'invention. Revendications 1. Entretoise performante, issue de rails, pour traverses en béton-acier caractérisée en ce qu'elle comporte une âme, une tete ou boudin- renforçant cette âme à sa partie supérieur en position d'utilisation et deux ailes partant de la partie infe- rieure de l'âme et inclinées chacune vers le bas. 2. Entretoise suivant la revendication 1, caracterisée en ce que toutes les extrémités sont arrondies afin d'éviter les corrosions fissurantes. 3. Entretoise suintant la revendicaton 1, caractérisée en ce que l'angle d'ouverture des ailes est compris entre 900 et 1800. 4. Entretoise suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'angle d'ouverture des ailes est de 1200. 5. Entretoise suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la tête ou boudin présente une forme générale triangulaire, la base du triangle se trouvant à la partie supérieure en position d'utilisation. 6. Entretoise suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les côtés du triangle de la tête partant de sa base sont parallèles aux ailes.