Brevet FR2566973A1 — publié le 19860103

La présente invention a pour objet une poutre à déformation plastique controlée du type de celles utilisables comme potence supérieure d'un poteau pour.supporter des câbles électriques. Par déformation plastique, on entend le phénomène qui apparait Lorsque la contrainte dans la poutre a dépassé la limite d'élasticité. La poutre se déforme alors de manière permanente. Les pot eaux des lignes électriques sont soumis à des efforts résultants et/ou à des moments résultants qui sont dus aux efforts exercés par les câbles électriques sur la poutre. A cette poutre sont généralement ancrés deux câbles latéraux et un câble médian. L'intensité de ces efforts résultants et/ou de ces moments résultants est accrue par le poids de la neige ou du givre déposés sur les câbles. Pour écarter tous dangers de détérioration des poteaux sous L'effet de l'accroissement de L'intensité des efforts résultants et/ou des moments résultants, il est connu d'utiliser des poutres aptes à se déformer plastiquement sous L'effet d'efforts de flexion avant que La contrainte dans le poteau n'atteigne la limite d'élasticité. La déformation de La poutre a pour but de creuser la chainette suivant laquelle se développe le câble et de diminuer l'effort de tension de celui-c;. On conçoit qu'à charge égale sur le câble, L'intensité des efforts de flexion exercés sur ta poutre déformée est inférieure à celle des efforts exercés avant déformation. Les poutres de ce type sont généralement constituées par un manchon et par une traverse bloquée dans le dit manchon et s'étendant de manière égale de part et d'autre de celui-ci. Le manchon est par la suite fixé rigidement dans une semelle ancrée en extrémité supérieure du poteau. Pour supporter les câbles latéraux, la traverse comporte à chaque extrémité un ou deux étriers selon que la poutre est utilisée comme poutre d'arrêt, dans ce cas, cette poutre est montée sur le poteau terminal d'une ligne électrique ou comme poutre d'ancrage dans ce cas, cette poutre est montée sur un poteau intermédiaire. De telles poutres en raison du fait qu'elles ne peuvent pivoter sur elles-mêmes, sont sollicitées en flexion et en torsion. C'est ainsiq ue L'on connait plus particulièrement une poutre objet de la demande de brevet n" 2.466.888. Cette poutre antérieure présente une traverse constituée par du fer cornier. Les points d'application des efforts de flexion sont situés sur une des ailes de la traverse et la direction de ces efforts est quasi orthogonale à l'aile de la traverse. Ainsi, la traverse est sollicitée en flexion et en torsion et sa déformation est mal contrôlée. On connaît également une poutre dont le manchon est monté libre en rotation dans La semelle, la traverse de la poutre etant toujours constituée par un fer cornier. Cette poutre présente L'avantage de pouvoir s'orienter d'elle-même suivant la direction des efforts de flexion. Par contre, lorsque la poutre est déformée plastiquement en flexion, il apparait également un phénomène de rotation d'elle-même autour de son axe longitudinal. Ainsi la déformation de la poutre est difficilement controlable. De plus, il apparaît que la poutre précitée utilisée comme poutre d'ancrage se déforme plastiquement de manière différente selon que Les efforts de flexion prédominants exercés par Les câbles sont dirigés dans un sens ou dans l'autre. La demanderesse a cherché à mieux controler la déformation de la poutre en sorte que les efforts résultants et/ou les moments résultants dus aux efforts exercés par les câbles n'engendrent pas dans le poteau des contraintes supérieures à la limite élastique. Ainsi La déformation de la poutre tient compte de la contrainte maximale admissible dans Le poteau. Egalement toujours dans Le but de mieux controler la déformation, la demanderesse a mis en oeuvre une poutre qui peut toujours s'orienter d'elle-même dans te sens des efforts de flexion exercés par les câbles et qui lors de sa déformation n'est pas soumise à des moments de torsion. Toujours dans le but de controler la déformation de la poutre, la demanderesse a mis en oeuvre une poutre qui est susceptible de se déformer de manière identique dans un sens ou dans l'autre notamment lorsqu'elle est utilisée comme poutre d'ancrage. A cet effet, la poutre selon l'invention du type de celles montées libres en pivotement dans une semelle ancrée en extrémité supérieure du poteau se caractérise essentiellement en ce qu'elle est constituée par un manchon tubulaire, monté en pivotement dans les ailes d'une semelle, par une traverse tubulaire de section droite circulaire montée dans le manchon de manière à s'étendre identiquement de part et d'autre de celui-ci et par un organe de fixation de La traverse dans le manchon. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture d'une forme préférentieLLe de réaLisation donnée à titre d'exemple non Limitatifs en se reférant aux dessins annexés en les- n quels - la figure 1 est une vue en perspective d'une poutre selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'une poutre déformée, - la figure 3 est une vue de dessus d'une poutre selon L'invention, - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne AA, de La fig. 3, - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne BB de la fig. 4, - la figure 6 est une vue de dessus d'une autre forme de réaLisation de la poutre. Telle que représentée, La poutre 1 à déformation plastique controtéé selon l'invention est du type de celles utilisables comme potence supé rieure d'un poteau 2 pour soutenir à intervalle régulier, par exemple trois câbles électriques, c'est à dire deux câbles latéraux et un câble médian. La poutre est montée en pivotement autour de son axe LongitudinaL dans une semelle 3 ancrée en extrémité supérieure du poteau 2. La poutre 1 s'étend horizontalement et de manière identique de part et d'autre de la semelle 2. Des étriers 4 et 4A qui reçoivent les moyens de suspension des câbles électriques sont montés à intervalles réguliers le long de la poutre. Suivant l'exemple de réalisation, la poutre comporte donc deux étriers latéraux 4 montés à chacune de ses extrémités pour soutenir les câbLes latéraux et un étrier médian 4A disposé à mi-distance entre Les étriers latéraux pour soutenir le câble médian. On peut remarquer en figure 1 que L'écart entre deux étriers consécu tifs est égal à La va leur "e" qui est donnée par des spécifications techniques réglementaires. La poutre 3 est constituée par un manchon tubulaire 5 et par une traverse 6 tubulaire enfilée dans le manchon de façon à s'étendre de manière identique de part et d'autre de celui-ci. La traverse 6 est liée en translation et en rotation par rapport au manchon par un organe de liaison 7. La traverse présente une section droite telle que L'éclipse centrale d'inertie de cette section soit un cercle. La particuLarité d'une telle section est que les moments quadratiques par rapport à des axes passant par le centre de gravité de cette section et contenus dans le plan de cette dernière sont égaux. Ainsi, la traverse est apte à se déformer de manière identique à des efforts de flexion d'intensité égaLe, mais de direction variable, cette direction étant bien entendu orthogonale et sécante à l'axe longitudinal de la traverse. De préférence, la traverse présente une section droite en forme de couronne circulaire mais il est bien évident que cette section droite pourra épouser le contour d'un polygone régulier. L'avantage résidant dans l'emploi d'un tube de section droite en forme de couronne circulaire est qu'un tel tube présente un facteur de forme poche de l'uni té. Dans ce cas particulier, ce facteur de forme est égal à 1,27. Le facteur de forme est le rapport entre le moment élastique et le moment plastique. Le moment élastique est le moment qui développe dans une section droite de la traverse une contrainte égale à la limite élastique et le moment plastique est le moment maximal qui se développe dans la traverse lorsque celle-ci est déformée plastiquement. Le manchon tubulaire 5 présente plusieurs parois cintrées 5A parallèles à son axe longitudinal et incurvées vers celui-ci qui viennent enserrer la traverse 6 et plusieurs sommets 5B. Les parois cintrées et les sommets sont régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal. La traverse 6 est montée dans le manchon en Léger forcement et est en contact avec les parois cintrées suivant plusieurs de ses génératrices. Cette disposition permet d'encastrer la traverse dans le manchon, l'en- castrement obtenu étant poche d'un encastrement théorique. En outre, cette disposition permet un meilleur contrôle de la déformation de la poutre. De préférence, le manchon présente quatre parois cintrées. Un tel manchon est réalisé à partir d'un élement tubulaire de section droite carrée dont on déforme les parois par cintrage. Suivant cette forme de réalisation, le manchon comporte quatre sommets. De préférence, tes étriers latéraux 4A sont montés de manière articulée par rapport à La poutre, et peuvent pivoter autour de l'axe longitudinal de cette dernière. De cette manière, la direction des efforts de flexion exercés par les câbles latéraux sera dans tous les cas dirigée vers l'axe longitudinal de la poutre, ce qui permet un meilleur contrôle de sa déformation. De plus, il y a lieu de noter que les étriers s'orienteront d'eux-mêmes suivant la direction des efforts de flexion et ne seront sollicités qu'en extension. Selon la forme préférentielle de réalisation, chaque étrier 4A est fixé radialement à un collier 10 monté en extrémité de la traverse de la poutre de manière à pouvoir pivoter autour de l'axe longitudinal de cette dernière. Chaque collier 10 se présente sous la forme d'un élément tubulaire dont L'orifice médian est cylindrique. Le diamètre de l'orifice cylindrique est dimensionné de manière à ce que Le collier puisse s'enfiler sur la traverse avec peu de jeu et pivoter librement autour de l'axe longitudinal de cette dernière En figure 6, on a représenté une poutre d'ancrage qui comporte quatre étriers latéraux opposés deux à deux et montés deux à deux à chacune des extrémités de la traverse. En considérant une même extrémité de La traverse, on voit que l'un des deux étriers est monté sur un collier 10 tandis que L'autre est monté sur un collier 11. Le manchon 5 est monté en pivotement autour de son axe, dans la semelle 3. Dans ce but, la semelle 3 présente deux ailes parallèles 8 qui se développent chacune suivant un pLan vertical et qui sont chacune dotées d'un orifice circulaire. Dans les deux orifices circulaires 9 est enfilé le manchon. Ce manchon se développe de manière égale de part et d'autre de la semelle. Il est à noter que le diamètre du cercle circonscrit à la section droite du manchon est légèrement inferieur au diamètre des perçages. Le manchon et la traverse, à mi-distance de leurs extrémtés sont dotés tous deux d'un perçage Les traversant de part en part. Dans ce perçage diamétral est enfilé L'organe de liaison 7. Cet organe comme on peut le voir en fig. 5 est constitué par un boulon. Sur cette figure L'organe de liaison 7 est placé entre les deux ailes 8 de la semelle 3. Cet organe de liaison a pour but de lier en translation la traverse par rapport au manchon. Pour lier en translation la poutre par rapport à la semelle 3, il est prévu au moins une butée constituée par une corniere montée en fixation sur le manchon et qui s' appuie contre les ailes 8 de la semelle 3. Pour éviter la déformation des ailes 8 de La semelle Lorsque la poutre est sollicitée en flexion, il est prévu au moins une entretoise 12 fixée à la semelle entre chacune de ses ailes. De cette façon, les ailes 8 ne peuvent se déformer en flexion et s'opposer au pivotement de la poutre. Avantageusement, sur cette entretoise 12 est montée en fixation l'étrier médian 4A. On peut voir en figure 1 que la poutre 1 est dotée de deux étriers latéraux 4 et d'un étrier médian 4A. Selon cette forme de réalisation, la poutre 1 est particulièrement destinée à être utilisée comme poutre d'arrêt c'est-à-dire que celle-ci est montée sur le poteau terminal d'une ligne électrique. Cette poutre est soumise à deux efforts de flexion "F" qui sont exercés par les câbles latéraux à chaque extrémité de la traverse 6. Dans un souci de clarté, on a représenté ces efforts suivant une direction horizontale. En fait la direction de chacun de ces effort est celLe de La tangente au point d'ancrage, de la courbe suivant Laquelle se développe le câble. Cette courbe mathématique est connue sous le nom de chai nette. Sous L'effet de ces efforts la traverse 6 de la poutre 1 se déforme tout d'abord elastiquement puis si l'intensité de ces efforts augmente, se déforme plastiquement. On conçoit que la déformation de la poutre qui s'effectue suivant la direction des efforts de flexion conduit à creuser la chainette et à maintenir la contrainte dans Le poteau en dessous de La limite de rupture, cette limite de rupture étant atteinte avec un effort d'intensité égale à 2,1 fois à 3 fois celle de l'effort unifilaire. Les spécifications techniques en vigueur dans le domaine technique précisent que la limite d'élasticité dans la poutre doit être atteinte avec un effort appliqué d'intensité égale à 1,6 fois l'intensité de l'effort nominal unifilaire dont la valeur est également précisé par ces spécifications techniques. La flèche de la poutre est sensiblement égale dans ce cas à 0,06 e. Les spécifications techniques précisent également que la flèche de la poutre doit être égale à 0,25 e lorsque l'effort appliqué est égal à 2,1 fois l'effort nominal unifilaire. La poutre est dans ce cas déformée de manière permanente. Pour atteindre ce but, la traverse de la poutre est constituée par un tube d'acier dont le rapport entre la limite de rupture et La limite élastique est égale ou inférieure à 2,1/1,6. Avantageusement ce tube est du type de ceux qui répondent à la norme NF A49 310. Plus particulièrement dans cette norme le tube est désigné par La mention TU 378 N8K. Ce tube presente une résistance à la rupture comprise entre 360 et 480 daN/mm . Il est bien évident que pour le calcul de la poutre on tiendra compte de la limite élastique réelle du tube constituant la traverse. De préférence, le rapport entre le diamètre intérieur du tube constituant la traverse et le diamètre extérieur est compris entre 0,6 et 0,8 Avantageusement le manchon est constitué par un tube du type précité. De plus l'épaisseur du manchon est égale à 0,08 fois son diamètre exté rieur. La longueur du manchon peut varier afin d'ajuster le bras de levier résiduel entre l'extrémité de celui-ci et l'extrémité de la poutre. Ce bras de levier est celui qui donne une flèche égale à 0,06 e avec un effort appliqué d'intensité égale à 1,6 fois celle de l'effort nominal unifilaire et une flèche égale à 0.25 e avec un effort d'intensité égale à 2.1 fois celle de l'effort nominal unifilaire. Pour une poutre dont la traverse est constituée d'un élément du commerce et dont le manchon comporte des parois cintrées en sorte que la traverse soit encastrée, la déformation de la poutre en extrémité de la traverse est donnée par la relation d = Fa3/3EI. Avec a : bras de levier résiduel, 2 E : module de young sensiblement égal à 21000 daN/mm I : moment quadratique d'une section droite de la traverse. Il est à noter que la relation donnant la déformée ou flèche en extrémité de la traverse ou plus précisément au niveau des étriers latéraux 4, n'est valable que pour une poutre travaillant dans le domaine élastique. Dans un souci de clarté on a décrit une poutre d'arrêt d'une ligne électrique. Il est bien évident que ce qui précède est valable pour des poutres d'ancrages, celles-ci étant soumises alors à des efforts de flexion résultants. De plus, i; est à noter que tout ce qui précède est applicable à des portiques utilisés en ancrage ou en arrêt. Les caractéristiques de la poutre permettent à cette derniére de ce déformer conformément aux spécifications techniques en vigueur dans le domaine. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et toutes variantes dans le domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS R1i Poutre (1) à déformation plastique controlée du type de celles uti lisables comme potence supérieure d'un poteau (2) pour soutenir à intervalles régulier par exemple trois câbles électriques c'est à-dire deux câbles latéraux et un câble médian et du type de cel les montées libres en pivotement sur elle-même dans une semelle (3) ancrée en extrémité supérieure du poteau (2) caractérisée en ce qu'elle est constituée par un manchon tubulaire (5) monté en pivo tement dans les ailes (8) de la semelle (3), par une traverse tubu laire (6) montée dans le manchon de manière à s'étendre de manière égale de part et d'autre de celui-ci et par un organe de fixation (7) de la traverse dans celui-ci. R2/ Poutre à déformation plastique controlée selon la revendication 1 caractérisée en ce que la section droite de la traverse est telle que l'ellipse centrale d'inertie de cette section droite soit un cercle. R3/ Poutre à déformation plastique controlée selon la revendication 2 caractérisée en ce que la section droite de la traverse épouse le contour d'un cercle. R4/ Poutre à déformation plastique controlée selon la revendication 1 caractérisée en ce que la section droite de la traverse épouse le contour d'un polygone régulier. R5/ Poutre à déformation plastique controlée selon la revendication 1 comportant un manchon tubulaire (5) caractérisée en ce que le manchon présente plusieurs parois cintrées 5A parallèles à son axe longitudinal et incurvées vers celui-ci qui viennent enserrer la traverse et plusieurs sommets 5B, les dites parois et les dits som mets étant régulièrement répartis autour du dit axe longitudinal. R6/ Poutre à déformation plastique controlée selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rapport entre la limite de rupture et la limite élastique du tube d'acier constituant la traverse est égal ou supérieure à 2,1/1,6. R7/ Poutre à déformation plastique controlée comportant une traverse tubulaire de section droite circulaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rapport du diamètre intérieur sur le dia mètre extérieur est compris entre 0,6 et 0,8.