Brevet FR2549114A1 — publié le 19850118

Dispositif d'absorption d'énergie, notamment pour ponts. La présente invention a trait à un dispositif d'absorption d'énergie pour ponts, ou ouvrages de génie civil, du type destiné à être placé en alignement axial avec un élément de pont, tel qu'un tablier, en étant interposé entre cet élément et une structure fixe de façon à freiner les déplacements longitudinaux du pont, lorsque celui-ci est soumis à des efforts importants tels que freinages de véhicules lourds, dilatations et surtout séismes. On connaît déjà des dispositifs d'absorption d'é- nergie pour ponts comprenant des éléments de friction permettant de dissiper une partie de l'énergie developpée par un élément de pont tel qu'un tablier. Ces dispositifs connus, en dehors des différents désavantages liés notamment au choix des structures de dissipation d'énergie, présentent notamment l'inconvénient d'être chers, compliqués. et encombrants de sorte que leur utilisation est malaisée, surtout sur les ponts déjà existants et qui ont été conçus indépendamment de ces dispositifs. La présente invention se propose de remédier à ces inconvenients et de fournir un dispositif d'absorption d'énergie,notamment pour ponts, qui permette le déplacement de l'élément de pont, tel qu'un tablier, sous l'effet de forces réduites tout en freinant énergiquement cet élément lorsqu'il déploie une énergie importante, et qui soit capable de dissiper une énergie extrêmement importante tout en présentant des dimensions réduiteset -une grande facilité de mise en place et d'entretien. L'invention a pour objet un dispositif d'absorption d'énergie, notamment pour ponts, du type destiné à être interposé entre une structure mobile de pont telle qu'un tablier et une structure fixe de pont, et comprenant des moyens de dissipation d'énergie pour freiner le déplacement entre la structure mobile et la structure fixe de pont, caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément en forme de tige relié à l'une des deux structuresdu pont, un deuxième élément tubulaire concentrique au premier et relié à l'autre structure de pont, l'axe commun des deux éléments étant sensiblement aligné avec la direction de déplacement de la structure mobile de pont, des moyens de friction intense, tels que des frettes, interposés entre le premier et le second éléments pour freiner le déplacement relatif des deux éléments et, interposés entre lesdits moyens de friction et l'un des éléments, des moyens élastiques tels que des coussins en fil métallique tricoté, de préférence pré comprimés, destinés à être comprimés de façon à autoriser une première partie de course de l'un des élé- ments par rapport à l'autre à l'encontre d'une résistance élastique alors que, lorsque la compression élastique est devenue maximale, la deuxième partie de la course s'effectue à l'encontre du freinage provoqué par lesdits moyens de friction tels que des frettes. De façon avantageuse, les deux éléments sont reliés aux structures respectives de pont par l'intermédiaire de rotules, les dites rotules étant disposées aux deux ex trémités du dispositif. De façon avantageuse, le premier élément en forme de tige se déplace dans un élément intermédiaire tubulaire concentrique situé à l'intérieur du second élément, avec un empilage de coussins en fil métallique tricoté de forme de préférence annulaire, disposé autour de la tige entre celle-ci et l'élément intermédiaire, des moyens de butée étant prévus aux deux extrémités de l'empi lage, d'une part sur la tige, d'autre part sur l'élément intermédiaire pour qu'un déplacement relatif entre la tige et l'élément intermédiaire dans n'importe quel sens provoque une compression dudit empilage de coussins, ledit élément intermédiaire tubulaire étant monté dans le second élément concentrique tubulaire en étant serré par sa surface extérieure à l'intérieur d'une ou de préférence une pluralité de frettes, solidaire(s) du second élément et présentée(s) par la surface intérieure de celui-ci. Les coussins en fil métallique tricoté, par exemple en acier inoxydable, forment un empilage dont la raideur est avantageusement compriseentre 3 et 4 tonnes/mm par exemple de l'ordre de 3,5 tonne-s/mm, et la pression de contact entre la frette et l'élément intermédiaire est de préférence comprise entre 2 et 8 daN/mm2 pour une surface de contact comprise entre 9000 et 2200 cm2. Les frettes sont de préférence réalisées par un empilage d'anneaux en bronze au manganèse, le montage s'effectuant de façon usuellefpar exemple par un montage à différence de température. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel la figure unique représente une vue en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté comporte un premier élé- ment 1 formé d'une tige allongée, se terminant à son extrémité extérieure par un ensemble de rotule 2 dont le siège 3 est destiné à être fixé en bout d'un tablier de pont. Le montage de la rotule est tel qu'il permet un débattement angulaire de 60 de part et d'autre de l'axe de la rotule. La tige 1 se déplace à l'intérieur d'un élément intermédiaire tubulaire 4 présentant sur sa surface ex térieur,e une très grande dureté. Dans l'espace annulaire entre l'élément 1 en forme de tige et le tube intermédiaire 4 se trouve disposé un empilage 5 de coussins en fil métallique inoxydable tricoté 6 de forme annulaire. Le nombre de coussins est de. l'ordre de 50 ; ils sont précomprimés à environ 5 tonnes. Aux deux extrémités de l'empilage se trouvent disposées deux rondelles 7, 8*libres en translation par rapport à la tige et au tube 4. Les rondelles sont maintenues à l'intérieur du tube 4, par deux bagues de butée 9, 10 vissées dans ce dernier, alors que sur la tige 1 se trouvent. également vissées deux rondelles de butée 11, 12 susceptibles d'entraîner respectivement les rondelles 7, 8 vers l'intérieur. Le second elément tubulaire 13 présente"à l'extrémité opposée à la rotule 2, un élément de rotule 14, similaire à l'élément de rotule 2 et solidaire de l'élément 13 par un flasque d'extrémité 15. Dans une partie de diamètre intérieur élargi du second élément 13, se-trouve disposé un empilage de bagues de bronze au manganèse 16, immobilisées d'une part contre un épaulement interne 17 et d'autre part contre une bague vissée 18. Ces frettes 16 exercent sur la/eUxg eure de grande dureté de l'élément intermédiaire 4, une pression de contact de l'ordre de 5 daN par mm2. La longueur totale du dispositif, y compris les sièges de rotule, est de l'ordre de 2490 mm, le diamètre extérieur de l'élément 13 étant de 500 mon les autres dimensions pouvant être déduites de l'échelle de la figure. Le dispositif selon l'invention étant monté entre un tablier de pont, relié au siège de la rotule 2, et une culée de pont reliée au siège de la rotule 14, le réglage est fait pour qu'au repos les différents éléments adoptent la position représentée sur la figure. A cet effet, la rotule 14 est reliée au flasque 15 par une vis 19 qui permet un réglage en longueur7+ 25 mm afin de compenser les tolérances de construction sur les structures.Si alors, par exemple à la suite d'un séisme de faible magnitude, le tablier se déplace vers la gauche du dessin, la tige 1 se déplace vers la gauche et sa bague 11, en traîne la bague coulissante 8 qui se met à comprimer l'empilage de coussins métalliques tricotés 5 retenu à l'autre extrémité par la baque 10 du tube intermédiaire 4, celui-ci étant immobilisé en translation par rapport à l'élément 13, en raison de l'importante pression de frettage. Tant que le déplacement du tablier ne dépasse pas une valeur de 70 mm, correspondant à la compression maximale de l'empi- lage 5, le tube intermédiaire 4 reste immobile.On comprend donc que pour des déplacements ou des oscillations vers la gauche ou vers la droite de la figure, d'une amplitude inférieure à la valeur précitée, tout déplacement de la tige 1 rencontre une résistance élastique sensiblement proportionnelle à l'amplitude du déplacement, étant cependant entendu que les coussins métalliques 6, de par leur nature, sont susceptibles de dissiper une partie de l'énergie par friction interne entre les mailles de fil métallique tricoté et ce d'autant plus que-les mouvements sont plus rapides. On obtient donc également un amortissement pour des séismes de faible magnitude. Si en raison d'un déplacement de grande amplitude correspondant à une importante énergie développée par le tablier, par exemple sous l'effet d'un séisme important, la course de la tige 1, déjà énergiquement freinée par la compression élastique de l'empilage, dépasse la valeur précitée de 70 mm, la tige 1 entraîne alors avec elle le tube 4 qui se met d se déplacer dans l'empilage de frettes 16, ce qui provoque une friction intense et par conséquent une intense absorptiond'é- nergie facilement dissipée sous forme thermique du fait que les frettes sont situées au voisinage immédiat de la périphérie extérieure du dispositif selon l'invention. On- obtient alors un excellent freinage de l'effort pourtant considdrable, pouvant être supérieur par exemple à 300 tonnes, appliqué parue tablier d la tige 1. Pour le dispositif représenté, le seuil d'effort correspondant à la compression maximale des coussins est de 240 tonnes à la fin de la première partie de course de 70 mm. Une fois que ce scuil est atteint et que le tube 4 se déplace dans les frettes, l'effort de freinage appliqué à la tige reste pratiquement constant et égal à cette valeur de 240 tonnes alors qu'il croissait de façon pratiquement linéaire dans la première partie de course correspondant à la compression des coussins 6. Bien que l'invention ait été décrite d propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications de formes et de matériaux sans pour cela s'éloigner ni de son cadre,ni de son esprit. REVENDICATIONS l. Dispositif d'absorption d'énergie pour ouvrages de génie civil et notamment pour ponts, du type destiné à être interposé entre une structure mobile de pont telle qu'un tablier et une structure fixe de pont, et comprenant des moyens de dissipation d'énergie pour freiner le dépla- cement entre la structure mobile et la structure fixe de pont, caractérisé en ce qu'il comporte un premier élé- ment en forme de tige (1) relié à l'une des deux structures du pont, un deuxième élément tubulaire (13) concentrique au premier et relié à l'autre structure de pont, l'axe commun des deux éléments étant sensiblement aligné avec la direction de déplacement de la structure de pont, des moyens de friction intense (16) interposés entre le premier et le second éléments (1, 13) pour freiner le déplacement relatif des deux éléments et, interposés entre lesdits moyens de friction et l'un des éléments, des moyens élastiques (6) destinés à être comprimés de façon à autoriser une première partie de course de l'un des éléments (1) par rapport à l'autre (13) à l'encontre d'une resistance élastique alors que, lorsque la compression desdits moyens élastiques (6) est devenue maximale, la deuxième partie de la course s'effectue à l'encontre du freinage provoqué par lesdits moyens de friction (16). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques sont des coussins en fil métallique tricoté (6). 3. Dispositif selon l'une des revendications l et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de friction intense sont des frettes (16). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier élément (l) se déplace dans un élément intermédiaire tubulaire concentrique (4) situé a l'intérieur du second élément (13), avec lesdits moyens élastiques (6) disposés autour premier dudit/élément (1) entre celui-ci et l'élément intermédiaire (4), des moyens de butée (7,8,9,10,11,12) étant prévus aux deux extrémités desdits moyens élastiques (6), d'une part sur le premier élément (1), d'autre part sur l'élé- ment intermédiaire (4), pour qu'un déplacement relatif entre lesdits éléments dans n'importe quel sens provoque une compression desdits moyens élastiques (6), ledit élément intermédiaire (4) étant monté dans le second élément concentrique tubulaire (13) en étant serré par sa surface extérieure à l'intérieur de moyens de frettage (16), solidaires du second élément (13)et présentés par la surface intérieure de celui-ci. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques (6) sont constitués de coussins en fil métallique tricotés (6) et forment un empilage de coussins annulaires. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques (6)sont: précomprimds. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la raideur desdits moyens élastiques (6) est comprise entre 3 et 4 tonneslmm. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 å 7, caractérisé en ce que la pression de contact entre les moyens de frettage (16) et l'élément intermédiaire (4) est comprise entre 2 et 8 daN/mm2. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les deux éléments (1,13) sont reliés aux structures respectives de pont par l'intermédiaire de rotules (2,14). 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'une des rotules t14) est reliée au dispositif par des moyens de réglage en longueur (19). 11.- Dispositif selon l'ensemble des revendications et 8, caractérisé en ce que ladite première partie de la course est de l'ordre de 70 mm.