Brevet FR2618027A1 — publié le 19890113

La présente invention a pour objet une traverse à déformation contrôLée, destinée à Limiter les risques de destruction totale du poteau de supportage, qui trouve une application particulière dans les instalLations de transport d'énergie ou d'informations par câbles aériens. On connaît le principe des installations de transport par câbLes aériens, qui présentent L'avantage d'être d'un prix de revient inférieur à celui des installations enterrées. Ces câbLes sont généralement suspendus à l'extrémité de traverses, elles-mêmes fixées sur des poteaux encastrés dans le sol. Les différents éLéments résistants de L'ins- talLationXsont calcuLés pour tenir compte de certains facteurs essentiellement induits par Les conditions météorologiques. En effet, le givre, Le vent sont autant de facteurs qui obligent à introduire et à prévoir des coefficients de sécurité importants. Il reste que tous les problèmes ne peuvent pas être résoLus par augmentation de La résistance car, d'une part, les prix de revient augmentent alors sensiblement et, d'autre part, les augmentations de taille des différents éléments augmentent proportionnellement La prise au vent et/ou la surface support de givre. Par ailleurs, on comprend que si une instal Lation est détruite jusque dans ses poteaux de supportage, la remise en service est Longue et coûteuse, sans compter la perte pour les usagers. L'art antérieur propose des solutions pour essayer de remédier à cet état de fait, partant du principe qu'il vaut mieux qu'un éLément soit soumis à un pliage ou à toute autre déformation plutôt qu'à la rupture. C'est ainsi que le brevet français NO 992-893 propose un perfectionnement aux supports en porte à faux pour câbles et notamment aux pylônes à potence pour lignes éLectriques. Ce perfectionnement consiste à intercaler un dispositif de liaison déformable entre le pylône et le bras portant à son extrémité le câble. Lorsqu'il y a, par exempte, rupture d'un câble unilatéra- lement, le dispositif de liaison déformable fléchit élastiquement, puis plie ensuite en absorbant le travail. Une variante prévoit d'échancrer les ailes horizontales des cornières de façon à créer une partie faible en un point quelconque, ce qui remplace le dispositif de liaison déformable. Une telle conception présente i 'i nconvé- nient majeur d'avoir un supportage continuellement soumis à des mouvements dans la phase élastique, ce qui peut conduire à des ruptures par fatigue. De plus, dans ce type de structure, la traverse est réalisée à L'aide de cornières avec tous les inconvénients que l'on connaît, liés à l'assymé- trie. L'art antérieur ne propose, de plus, aucun moyen permettant de prévoir la position des échancrures et la taille de celles-ci par calcul et encore moins d'adapter la traverse au lieu d'installa- tion et aux conditions associées à ce lieu. La présente invention a donc pour but de pallier ces inconvénients, en proposant une traverse déformable, notamment pour poteaux dans les lignes de transport de L'éLectricité ; cette traverse étant constituée d'un profil en H, dont les ailes sont munies d'au moins une encoche de réglage et d'un renfort d'une longueur telle que ses extrémités soient situées à proximité immédiate de L'encoche, de part et d'autre du point de fixation sur le poteau. Cette traverse est plus particulièrement caractérisée en ce que le profil en H est obtenu par solidarisation de la base de deux profils en U. Les renforts sont également constitués de profils en U de dimensions légerement inférieures, de façon à venir s imbriquer en opposition entre les ailes du profil en H. Ces différents profilés sont solidarises entre eux par des boutons. L'invention concerne également le procédé de réalisation des encoches de ces traverses. Dans Le but de pouvoir, en effet, modifier le rapport module d'inertie vertical par rapport au module d'inertie horizontal, on fait varier la hauteur d'encochage h connaissant t'épaisseur a/2, L'effort F exercé au moment de la plastification, égal à 1,8 fois l'effort nominal, la Longueur des bras Lb et la contrainte de plastification fp en appliquant la relation Les avantages de l'invention sont nombreux, à commencer par l'obtention d'une traverse ayant une très faible dFformationdans le domaine élastique, pour une valeur inférieure à un effort donné, et une déformation importante, pour une valeur supérieure à cet effort -donné. Grâce à la symétrie du profité, La traverse peut aussi subir une première déformation dans un sens, mais également au moins une déformation dans le sens opposé, notamment pour les traverses d ancrage. Les profilés en U sont réalisés par emboutissage, à partir de tôles d'épaisseur précise et de caractéristiques mécaniques homogènes; ce qui permet un réglage précis de la résistance de la traverse. D'autres avantages et caractéristiques de L'invention apparaîtront à la lecture de la descrip tion qui va suivre, d'un mode de réalisation particulier non limitatif, au regard des figures annexées qui représentent : - figure 1 : vue de dessus d'une traverse selon L'invention en place sur son poteau de supportage, - figure 2 : vue en coupe suivant A-A de la traverse représentée figure 1, - figure 3 : vue éclatée d'une traverse et de son montage, - figure 4 : vue de dessus de la traver se simplifiée avant effort, - figure 5 : vue en perspective de la tra verse déformée plastiquement, - figure 6 : courbe représentant la dé formation en fonction de L'effort de traction. Sur la figure 1, on voit une traverse 1, selon l'invention, montée sur un poteau 2, auquel elle est solidarisée par un dispositif de supportage 3. Ce dispositif comprend une plaque arrière 4 et une plaque avant 5, de part et d'autre du poteau 2. Des tirants tels que 6 relient les deux, plaques. Sur la plaque avant, est fixée la traverse proprement dite, grâce à des boulons tels que 7. La traverse est constituée de deux profilés 8, 9, accolés, aux extrémités desquels, on a placé les moyens de supportage des câbles proprement dits, indiqués 10 sur la figure. De même, il est prévu un moyen de supportage d'un câble central 11. Dans le cas représenté sur la figure 1, ces moyens de supportage sont prévus pour une traverse d'ancrage, aux extrémités et de part et d'autre de La traverse. Sur cette même figure 1, on a représenté deux renforts profilés en U 13, 14 reliés ensemble et à la traverse par des boulons traversant tels que 15, ainsi que des encoches de réglage 16 usinées sur les ailes des profilés 8 et 9. Sur la figure 2, on retrouve les 2 profilés 8, 9 et les renforts 13, 14 dont on distingue mieux les orientations et les positionnements respectifs. Les profilés en U sont disposées en opposition, cest-à-dire que les premiers profilés en U (8,9 > reçoivent chacun un renfort (13,14) orienté de telle façon que les ailes du renfort en U viennent en appui sur la surface intérieure de la base des profilés (8,9). On appréciera mieux encore, la disposition des différents profilés 8, 9, 13 et 14 sur ta vue en perspective de la figure 3, sur laquelle on a supprimé tous les accessoires, pour ne laisser que les profilés et les renforts, ainsi que le poteau 2 muni de sa plaque avant 5 et de La plaque de fixation 50 de la traverse sur cette plaque avant. Les profilés ont une épaisseur donnée a/2. On appelle e l'interphase, c'est-å-dire la distance qui sépare deux câbles adjacents. Sur La figure 4, Lb est La Longueur du bras déformable et hr la hauteur réduite mesurée entre le fond des encoches de réglage 16 et le plan médian 17. b est La distance qui sépare deux branches du H. Sur la figure 5, on a montre une traverse après déformation, les ailes ayant flambé au niveau des encoches 16. On constate que les renforts limitent la déformation de la partie de la traverse située entre le point de fixation 18 symbolisé par un trait mixte et ses encoches. Il est donc possible de considérer que la traverse est encastrée jusqu'à l'encoche de réglage et que seul le bras de déformation Lb est soumis à une déformation sous L'effort F ; f étant l'effort nominal. Le moment d'inertie du profilé en H est donné par la formule Ix = a(2hr)3+ b a 12 12 dans laquelle on peut admettre, a et b étant petits vis à vis de hr, que ba3 12 12 d'où la formule simplifiée Ix = a (2hr)3 12 c'est-à-dire le moment d'inertie d'un rectangle équivalent de largeur a et de hauteur 2 hr. Le moment plastique maximum admissible fl-est obtenu par la formule : n = a. (hr > 2 op d'où on deduit hr : or le moment maximum admissible est égal au produit de la force par le bras de levier : La contrainte de plastification p = RE x fc dans laquelle RE est la Limite élastique du profile et fc un coefficient de forme qui, dans Le cas d'une poutre en H, est compris entre 1,08 et 0,9, ce qui conduit à considérer, en bonne approximation, fffl. Les résultats d'essais ont donné la courbe représentée à La figure 6, dans Laquelle La traverse choisie est une traverse d'ancrage soumise à un effort nominal de 400 daN et ayant un entrephasage de 1500mm avec RE = 37,7 daNli"'2- On voit que Les deformations, dans le domaine éLastique, sont négligeables (90-- pour 1,6f) et que la plastification qui intervient à 1,7 f, provoque une déformation importante, jusqu'à 600mm environ, pour un effort de 2,1 f. a courbe enveloppe, en pointillés, repre- sente la courbe enveloppe des valeurs reprises pour les spécifications en vigueur actuellement. On remarque alors d'autres avantages de La traverse selon L'invention et, en particulier, La rigidité verticale ; car L'effort nominal, cidessus mentionné, etait considéré avec un effort vertical nul ; mais une etude identique montre que cette traverse, lorsqu'elle est soumise, à un effort horizontal de 1,7 f, peut supporter un effort vertical de 2,7 f ; ce qui montre que la plastification ne s'exerce pas au détriment de la résistance verticale. Il est à noter que les encoches, lors de ces essais, ont été réalisées par un découpage par plasma, afin d'éviter toute modification de L'état de surface et des caractéristiques intrinsèques du matériau. Il est entendu que l'invention s'applique sans modification aux traverses d'arrêt. Exemple : Pour une traverse f = 400 daN, de longueur entrephases 2e = 3000mm encastrée en son milieu, la longueur choisie Lb des bras étant de 800mm, la hauteur des ailes de 50mm et la longueur du renfort de 1400mm. Pour une épaisseur 2 37,7daN/mm2, F = 1,7 f avec fe = 0,91, la hauteur réduite hr sera de 39,4mm. La longueur des encoches sera de 150mm, et elles sont situées de façon que les extrémités du renfort se positionnent sensiblement au milieu de l'encoche. Dans cet exemple, on constate que lFenco- che a une longueur relativement importante qui permet d'éviter une concentration des efforts en fond d'encochue, une telle concentration peut en effet conduire à une rupture dont l'encoche serait l'amorce. La découpe des encoches dans les ailes de la traverse est obtenue par laser ou au moyen d'un chalumeau à plasma. REVENDICATIONS 1) Traverse (1) déformable, notamment pour poteaux dans Les lignes de transport de L'èlectri- cité, constituée d'un profil Longitudinal fixé à l'aide de moyens connus (4,5,6) au corps du poteau (2), caractérisée en ce qu'elLe comporte un profile en H (8,9) dont les ai Les sont munies d'au moins une encoche de réglage (16) et d'au moins un renfort (13,14) d'une Longueur telle que ses extrémités soient à proximite immédiate des encoches, de part et autre du point de fixation sur le poteau (2). 2) Traverse selon la revendication 1, caracterisee en ce que le profile en H est realise par solidarisation des bases de deux premiers profilés en U (8,9). 3) Traverse selon la revendication 1, carac térisée en ce que le renfort est constitué de deux seconds profilés en U (13,14). 4) Traverse selon la revendication 3, caracté- risée en cé que- les seconds profils en U (13,14) sont orientés en opposition avec Les premiers profilés en U (8,9), les seconds profilés (13,14) ayant une largeur inférieure aux premiers et les extremites des ailes des seconds profilés en U (13,14) venant en appui sur La face intérieure de la base des premiers profilés en U (8,9). 5) Traverse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les différents profiles sont solidarisés entre eux par des boulons. 6) Traverse selon L'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que, pour une longueur de traverse de 3m, encastrée en son milieu, les points d'application des efforts étant situés à une longueur Lb du bras de 0,800m, la hauteur des ailes hr étant de 0,050. et la longueur du ren fort entant de 1,400a, les encoches ont une longueur de 0,15m pour hr = 0,0394m de la hauteur et elles sont situées de façon que les extrémités du renfort se situent au milieu de l'encoche. 7) Procédé pour réaliser une traverse pour poteaux, not-amment dans les lignes de transport de l'électricité, dont la déformation est contrôlée de façon que la déformation élastique soit très faible pour des efforts inférieurs à 1,6 fois L'effort nominal de cette traverse et que la déformation plastique absorbe les efforts compris entre 1,6 fois et 2,1 fois L'effort nominal, caractérisé en ce que l'on ménage une encoche de réglage (16) dans les ailes de la traverse (1) constituée de deux profilés solidaires (8,9) U, tel que F étant L'effort auquel est. soumise la traverse lors du passage de la phase élastique à la phase plastique, Lb étant la longueur du bras déformable, a le double de l'épaisseur du profilé et (TP la contrainte de plastification, hr etant la hauteur réduite après encochage, on obtienne la relation: 8) Procédé selon la revendication 7, caracté- risée en ce que l'encochage dans les ailes de la traverse est obtenu par un moyen de découpe sans modification de la structure intrinsèque du matériau. 9) Procédé selon la revendication 8, carac térisé en ce que le moyen de découpe est un chalumeau à plasma. 10) Procédé selon la revendication 8, caractérisee en ce que la découpe est obtenue par laser.