Brevet FR2605031A1 — publié le 19880415

La présente invention a pour objet une poutre à déformation plastique contrôlée du type de celles utilisables comme potence supérieure d'un poteau pour supporter des câbles électriques d'une ligne électrique aérienne. On connait des poutres constituées par un fourreau solidaire d'une semelle d'ancrage au poteau et par une traverse engagée dans le manchon, s'étendant de manière égale de part et d'autre du manchon. Ces poutres sont dimensionnées de façon à fléchir de manière plastique sous l'effet de la tension des câbles lorsque ces derniers subissent une surcharge mécanique accidentelle due par exemple au givre, à la neige, ou au vent. La déformation de la poutre conduit à creuser la chai nette que forme le câble et par conséquent à réduire la tension mécanique dans le câble. De telles poutres sont décrites dans le brevet 79 24668 et dans la demande de brevet 84 10486 du même demandeur. Les spécifications techniques règlementaires précisent que la poutre doit avoir une flèche égale 0,06 fois l'écart entre ceble lorsque l'effort de flexion exercé par chaque câble d'extrémité est égal à 1,6 fois l'effort nominal unifilaire. De plus, il est précisé que la flêche doit être égale à 1/4 fois l'écart entre câble lorsque l'effort est égal à 2,1 fois l'effort nominal unifilaire, la poutre pour cette gamme d'effort devant être déformée plastiquement. Les spécifications techniques réglementaires précisent également que la poutre ne doit pas avoir la possibilité de retourner dans son domaine élastique après que la contrainte ait été supérieure à la limite élastique. Or on sait qu'entre la zone des déformations élastiques et la zone des déformations plastiques il existe une zone de transi-' tion. Les contraintes mécaniques correspondantes à cette zone ne sont pas suffisamment importantes pour créer une déformation permanente de la poutre si bien qu'après relachement des efforts créant ces contraintes mécaniques, la poutre reprend sa forme première avec cependant une déformation rémanente. La présente invention a pour but de réduire le risque que la poutre reprenne sa forme primitive avec déformation rémanente après que la contrainte ait été supérieure à la limite élastique. A cet effet, la poutre à déformation 'plastique contrôlée, comportant un fourreau solidaire d'une semelle d'ancrage au poteau et une traverse montée dans le fourreau, s'étendant de manière égale de part de d'autre du dit fourreau, la dite traverse comportant à chaque extrémité un moyen d'ancrage du câble et l'ensemble fourreau et traverse se déformant en flexion sous l'effet des efforts de flexion appliqués par les câbles sur la traverse, se caractérise essentiellement en ce que le fourreau comprend une partie médiane solidaire de la semelle et deux parties la té- ralles, articulées à la partie médiane, bloquées augulairement autour de l'axe d'articulation par au moins une éprouvette de section calibrée destinée à se rompre lorsque les efforts de flexion sont trop importants, ce qui libère les deux parties latérales du fourreau et autorise la déformation plastique de la traverse. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattront à la lecture de la description d'une forme préférentielle de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés en lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'une poutre selon 1 'in- vention, - la figure 2 est une vue arrière, en plan de la poutre selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la poutre, - la figure 4 est une vue en plan de l'éprouvette équipant la poutre selon l'invention, - la figure 5 est une vue schématique d'une autre forme de réali sation de la poutre selon l'invention, - la figure 6 est une section selon la ligne I/I' de la figure 5. Telle que représentée la poutre 1 à déformation plastique contrôlée selon l'invention est destinée à se monter en partie supérieure d'un poteau 2 d'une ligne électrique arienne pour soutenir un câble 3 médian et deux câbles latéraux 4. La poutre est montée en pivotement autour d'un axe horizontal dans une semelle 5 d'ancrage au poteau, et s'étend horizontale ment de manière identique de part et d'autre de la semelle. La semelle 5 présente deux flans verticaux parallèles 6 percés chacun d'un orifice 7 circulaire dans lequel est engagée la pou tre. Ces deux flans verticaux 6 sont fixés à une platine 8 d'anc rage au poteau. En avant de la poutre, la semelle est équipée d'un étrier 9 en U destiné à porter le moyen de soutien du câble central. Cet étrier est monté en articulation, par l'extrémité de chacune de ses branches, autour d'un axe horizontal 10 fixé par chacune de ses extrémités aux flans 6 de la semelle. Cet axe 10 reçoit une entretoise 11 tubulaire, laquelle est disposée entre les deux flans de la semelle 5. La poutre 1 est constituée par un fourreau 12 engagé en pivotement dans les orifices 7 des flans 6 de la semelle 5 et par une traverse 13 montée dans le fourreau. Cette traverse s'étend de manière égale de part et d'autre du fourreau 12 et porte à chaque extrémité un moyen d'accrochage du câble latéral. La traverse 13 est bloquée en translation et en rotation dans le fourreau par une goupille radiale 14 constituée de préférence par une vis. Cette vis est engagée tout d'abord dans un orifice taraudé prati qué radialement dans le fourreau, à mi-longueur, puis péntre dans la traverse par passage au travers d'un orifice radial pratiqué dans cette dernière à mi-distance des moyens d'accrochage des câbles latéraux. La poutre telle que décrite est bloquée en translation dans la semelle par une entretoise 15 disposée en fixation sur le fourreau 12 entre les deux flans 6. Conformément à l'invention le fourreau 12 comprend une partie médiane 12A montée dans la semelle 6 et s'entendant de manière égale de part et d'autre de cette dernière et deux parties latérales 128 articulées chacune à une des extrémités de la partie médiane et bloquées toutes deux en pivotement autour de leur axe d'articulation à la partie médiane par au moins une éprouvette 16 de section calibrée. L'axe d'articulation de chaque partie 12B à la partie médiane 12A est normal au plan contenant les directions des efforts de flexion exercés par les câbles latéraux sur la traverse 13. Sous l'effet des efforts de flexion créés par la tension des câbles latéraux, la traverse 13 fléchit et en prenant appui à chaque extrémité du fourreau entraine ce dernier en flexion. Sous l'effet de la force de contact de la traverse à son extrémité la partie latérale 123 a tendance à pivoter autour de son axe d'articulation à la partie médiane. L'éprouvette 16 en s'opposant à ce mouvement de pivotement, encaisse un effort dont l'intensité est proportionnelle à l'intensité de l'effort de flexion qui le génère. De préférence, le bras de levier de la force de contact traverse sur partie latérale est plus important que le bras de levier de l'effort résistant créé par l'éprouvette sur la partie latérale, le bras de levier de chacun de ces efforts étant la distance de la ligne d'action de chacun d'eux à l'axe d'articulation de la partie latérale 128 à la partie médiale 12A. On conçoit aisément qu'il est très facile de dimensionner l'ép rouvette de façon à ce qu'elle puisse céder lorsque les câbles latéraux subissent une surcharge mécanique due par exemple au poids de la neige ou du givre. La cassure de l'éprouvette permet de libérer les deux parties latérales 128. Ces deux parties laté rales 128 peuvent donc pivoter autour de leur axe d'articulation et ne peuvent plus opposer une résistance au mouvement de flexion de la traverse 13. Cette dernière peut donc librement se déformer en flexion pour creuser la charrette suivant laquelle se développe chaque câble latéral ce qui permet de réduire d'une part les contraintes mécaniques dans chaque câble latéral 4 et d'autre part, de réduire les efforts sur le poteau. De plus, comme les parties latérales du fourreau se dérobent sous la traverse, cette dernière va venir porter en extrémité de la partie médiane du fourreau. On conçoit qu'il y a déplacement, vers le milieu de la poutre, du point d'application traverse sur fourreau ce qui augmente de façon très notable le bras de levier de l'effort de flexion exercé par le câble latéral sur la traverse et augmente dans les mêmes proportions la contrainte mécanique dans la traverse 13. Avant cassure de l'éprouvette, la contrainte mécanique dans les sections de la traverse et notamment dans celles situées au droit des extrémités du fourreau est inférieure à la limite d'élasticité du métal de la traverse. La valeur de la contrainte mécanique dans chacune de ces deux sections dépend étroitement de la valeur du bras de levier résiduel "a" (fig.l) de l'éffort de flexion exercé par le cable. Ce bras de levier étant déterminé par la longueur du fourreau, on conçoit immédiatement que la contrainte maximale dans les sections précitées est donnée par la longueur du fourreau, et que cette longueur peut être calculée de façon à être proche de la valeur de la limite élastique. Après cassure de l'éprouvette, la valeur de la contrainte mécani que s'accroit rapidement en raison de l'accroissement rapide du bras de levier et devient toujours supérieure ou égale à la valeur de la contrainte correspondant à l'origine des déformations permanentes. De cette manière, après cassure de l'éprouvette 16 la traverse sera toujours déformée de manière permanente. A titre d'exemple non limitatif la rupture de l'éprouvette 16 est obtenue avec un effort de flexion sur la traverse compris entre 1,6 et 2,1 fois l'effort nominal unifilaire. La ou les éprouvettes 16 utilisées peuvent être constituées en acier et peuvent subir une opération de trempe de façon à se rompre dès que la valeur de la contrainte est supérieure à la limite élastique. Cependant, comme l'éprouvette encaisse un effort plus grand que l'éffort de flexion qui le génère, toute variation de cet effort de flexion entraînera une variation amplifiée de l'effort encaissé par l'éprouvette. Pour cette raison, le risque que la contrainte mécanique dans l'éprouvette n'atteigne pas la valeur qui correspond à l'origine des déformations permanentes -alors que la valeur de cette contrainte est supérieure à la valeur correspondant à la limite d'élasticité proportionnelle - est très réduit, et pour cette raison l'éprouvette peut être contituée en acier doux. Selon la forme préférentielle de réalisation la traverse 13 est constituée par un tube dont le profil de la section droite est un cercle. A chaque extrémité de ce tube est fixé radialement le moyen d'accrochage du câble latéral, lequel moyen est constitué par un étrier 13A en U. Les branches de cet étrier s'engagent chacune dans un orifice radial pratiqué dans le tube et reçoivent chacune un écrou de fixation. Toujours selon la forme préférentielle de réalisation le fourreau 12 est constitué à partir d'un profilé métallique de section droite en U orienté angulairement par rapport au moyen 13A de la traverse de façon à ce que son âme 17 soit perpendiculaire au plan contenant les directions des efforts de flexion exercés par les câbles latéraux sur la traverse. Comme le fourreau est monté en pivotement dans la semelle, son âme pourra venir toujours s' orienter de manière perpendiculaire à la direction des efforts de flexion, les moyens 13A se développant suivant ce plan. De préférence le diamètre extérieur du tube constituant la traverse est égal à l'intervalle entre les deux ailes 18 du fourreau. Pour maintenir le tube dans le fourreau, en complément de la goupille 14, il est prévu deux goupilles 19 engagées chacune dans un orifice transversal pratiqué dans une aile du fourreau puis dans l'autre, en arrière de la traverse 13. De préférence, ces goupilles, constituées chacune par un boulon, sont montées en extrémité du fourreau, c'est à dire en extrémité des parties latérales 128. Chaque partie latérale 128 et la partie médiane 12A ne sont fixées l'une à l'autre que par l'amie du U. Selon une première forme de réalisation, l'âme de chaque partie latérale 12B est fixée par un cordon de soudure 20 à l'âme de la partie médiane, cette fixation étant effectuée bord à bord. Le cordon de soudure 20 constitue l'axe d'articulation de la partie latérale à la partie médiane. Selon une autre forme de réalisation les parties latérales et médianes sont ménagées dans un seul et même profilé, les parties latérales et la partie médiane étant délimitées par entaillage des ailes du profilé. Le fourreau tel que décrit est positionné de façon à ce que l'ouverture du U soit dirigée vers le poteau. Ainsi lorsque la poutre fléchit, sous l'effet de l'effort de traction du câble, les deux ailes de chaque partie latérale 128 ont tendance à s'écarter angulairement des ailes de la partie médiane. Selon la forme préférentielle de réalisation la poutre n'est équipée que d'une seule éprouvette 16 fixée par ses extrémités aux parties latérales 128, à écartement de l' me 17, en arrière de la traverse. L'éprouvette de préférence en acier épouse la forme d'un rectangle. La largeur de l'éprouvette correspond sensiblement à l'intervalle entre deux ailes du fourreau et la longueur de l'éprouvette est supérieure à la longueur de la partie médiane. Par ces extrémités cette éprouvette est soudée aux bords longitudinaux des ailes des parties latérales 128 du fourreau. Aussi sous l'effet des efforts de flexion exercés par les câ bles latéraux sur la traverse, l'éprouvette 16 encaisse un effort de traction. Comme on peut le voir en figure 4, l'éprouvette présente deux échancrures 21 pratiquées en vis à vis l'une de l'autre transversalement à son axe longitudinal dans le but de réduire la section utile. Tout ajustement de la profondeur des échancrures permet d'ajuster l'intensité maximale de l'effort de traction que peut encaisser l'éprouvette. Selon une autre forme de réalisation comme représentée aux figures 5 et 6 le fourreau est constitué par exemple à partir d'un tube de section transversale carrée. Chaque extrémité de la partie médiane est pourvue d'une chape 22 qui est articulée à une seconde chape 23 pratiquée en extrémité de la partie latérale correspondante. Le blocage augulaire de chaque articulation est effectué par une goupille 24 transversale, de section calibrée, engagée dans un orifice pratiqué dans l'aile d'une des chapes puis dans l'aile de l'autre chape. Comme on le conçoit, cette éprouvette 24 est sollicitée en cisaillement. L'avantage d'une telle configuration réside dans le fait que la poutre peut se déformer suivant deux directions opposées ce qui n'est pas le cas de celle précédemment décrite. I1 va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et toutes variantes sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS R1/ Poutre (1) à déformation plastique contrôlée constituée par un fourreau (12) monté dans une semelle (5) d'ancrage à un poteau d'une ligne électrique aérienne et par une traverse (13) montée dans le fourreau s'étendant de manière égale de part d'autre du fourreau, la traverse (13) comportant à cha que extrémité un moyen (13A) d'ancrage du cible électrique latéral (4) et l'ensemble fourreau et traverse se déformant en flexion sous l'effet des efforts de flexion appliqués par les câbles latéraux (4) sur la traverse (13), poutre carac térisée en ce que le fourreau (12) comprend une partie médiale ne (12A) montée dans la semelle, s'étendant de manière égale de part et d'autre de cette dernière, et deux parties latéra les (128) articulées chacune à la partie médiane, bloquées angulairement autour de leur axe d'articulation à la partie médiane par au moins une éprouvette (16) de section calibrée destinée à se rompre lorsque les efforts de flexion sont trop importants ce qui libère les deux parties latérales (128) du fourreau (12) et autorise la déformation plastique de la poutre. R2/ Poutre à déformation plastique contrôlée selon la revendi cation 1 dont chaque partie latérale (128) du fourreau avant cassure de l'éprouvette encaisse de la part de la traverse un effort de flexion et de la part de l'éprouvette un effort ré sistant, caractérisée en ce que le rapport du bras de levier de l'effort de flexion sur le bras de levier de l'effort ré sistant est supérieur à l'unité, le bras de levier de chacun de ces efforts étant bien entendu la distance de la ligne d'action de cette force à l'axe d'articulation de la partie latérale (12B) à la partie médiale (12A). R3/ Poutre à déformation plastique contrôlée selon la revendi cation 1, caractérisée en ce que la traverse est bloquée en translation et en rotation autour de son axe dans le fourreau (12) et que ce dernier est monté en pivotement dans la semel le (5). R4/ Poutre à déformation plastique contrôlée selon la revendi cation 1, caractérisée en ce que l'axe d'articulation de cha que partie latérale (12B) à la partie médiane 12t est normal au plan contenant les directions des efforts de flexion exer cés par les câbles latéraux sur la traverse (13). R5/ Poutre à déformation plastique contrôlée selon la revendi cation 1, caractérisée en ce que le fourreau (12) est consti tué à partir d'un profilé métallique de section droite en U. R6/ Poutre à déformation plastique contrôlée selon les reven dications 1 et 5 dont le fourreau (12) est constitué par un profilé métallique de section droite en U présentant une â- me (17) et deux ailes (18), caractérisée en ce que l'âme (17) du fourreau est perpendiculaire au plan contenant les directions des efforts de flexion exercés par les câbles latéraux (4) sur la traverse (13). R7/ Poutre à déformation plastique contrôlée comportant un fourreau (12) selon la revendication 5, constitué par un pro filé métallique en U, caractérisée en ce que chaque partie latérale (128) et la partie médiane (12A) sont réunies l'une à l'autre uniquement que par leur âme (17). R8/ Poutre selon les revendications 1 et 7, caractérisée en ce que l'âme de chaque partie latérale (128) est fixée à l'âme de la partie médiane (12A) par un cordon de soudure, ce cordon de soudure constituant l'axe d'articulation. R9/ Poutre à déforation plastique contrôlée selon les revendi cations 1 et 5 comportant un fourreau de section droite en U et une éprouvette (16), caractérisée en ce que l'éprouvette (16) est fixée par ses extrémités à chaque partie latérale, à écartement de l' & e (17). R10/ Poutre à déformation plastique contrôlée selon la reven dication 9, caractérisée en ce que l'éprouvette (16) de for me rectangle est fixée aux bords longitudinaux des ailes (18) des parties latérales (128). Rll/ Poutre à déformation plastique contrôlée selon la reven dication 5 comportant un fourreau de section droite en U, caractérisée en ce que l'ouverture du U est dirigée vers le poteau (2). R12/ Poutre à déformation plastique contrôlée selon la reven dication 1, caractérisée en ce que le fourreau est constitué à partir d'un tube, que la partie médiane (12A) est pourvue, à chaque extremité, d'une chape (22) qui est articulée à une chape (23) solidaire de l'extrémité de la partie latérale correspondante et que l'éprouvette est constituée par une goupille (24) de section calibrée engagée dans un orifice pratiqué dans l'aile d'une des chapes puis dans l'aile de l'autre chape, cette goupille étant sollicitée en cisaillement.