Brevet FR2631407A1 — publié le 19891117

Perfectionnements aux dispositifs Pour amortir les vibrations des haubans. L'invention concerne les dispositifs destinés à amortir les vibrations des haubans et en particulier celles des haubans qui équipent les ponts suspendus. On sait que ces haubans sont soumis à des vibra- tions du fait du vent ou de la circulation des véhicu- les, et notamment des poids lourds, sur les ponts équi- pés desdits haubans. Pour amortir de telles vibrations, il a déjà été proposé d'avoir recours à des dispositifs comprenant: - un collier entourant un tronçon du hauban distant de quelques mètres de l'extrémité, de ce hauban, ancrée dans une fondation appropriée, - et deux jambes de force inclinées associées à des amortisseurs de vibrations, chaque ensemble composé par une jambe de force et l'amortisseur associé re- liant le collier à un bloc d'ancrage noyé dans une fondation appropriée. Dans les modes de réalisation connus des dispo- sitifs considérés, les amortisseurs sont du type de ceux équipant les poids lourds, c'est-à-dire relativement coûteux et encombrants. L'invention a pour but, surtout, de proposer pour des dispositifs amortisseurs de vibrations de hau- bans une construction plus adaptée qui se révèle à la fois plus fiable, plus esthétique et plus économique. A cet effet, les amortisseurs de vibrations de haubans selon l'invention sont essentiellement caracté- risés en ce qu'ils comprennent un premier organe annu- laire entourant un tronçon du hauban à contrôler et so- lidarisé avec ce tronçon, un second organe annulaire monté sur le premier, avec interposition d'une cavité annulaire, de façon à pouvoir se déplacer transversale- ment par rapport à ce premier organe annulaire, des joints pour assurer l'étanchéité de la cavité annulaire par rapport à l'extérieur, un coussin en une pâte ou graisse sous pression susceptible de fluer sans modifi- cation de son volume global et remplissant la cavité annulaire, et une structure rigide reliant le second organe annulaire à une fondation appropriée. Dans des modes de réalisation préférés, on a re- cours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - le coussin est constitué en une gomme de silicone, - l'un des deux organes annulaires est un collier pré- sentant en demi-coupe axiale la forme d'un U à ailes transversales et l'autre organe annulaire est un anneau propre à être reçu dans la gorge annulaire du collier, - le collier en U est ouvert radialement vers l'exté- rieur et solidarisé avec le hauban, - l'anneau présente en demi-section axiale la forme d'un U à ailes transversales et les joints d'étanchéité comprennent des patins annulaires logés dans des rai- nures qui sont évidées dans les faces extérieures des- dites ailes, les fonds de ces rainures étant eux-mêmes évidés de trous qui relient lesdites rainures à l'in- térieur de l'U, - dans un dispositif selon l'alinéa précédent, le col- lier est solidaire d'une collerette faisant saillie radialement sur le fond de sa gorge, au milieu de la dimension axiale de celle-ci, ladite collerette défi- nissant avec l'anneau deux passages annulaires étran- glés pour le produit pâteux, - les faces intérieures des ailes du collier en U sont planes et polies, - l'un au moins des deux organes annulaires est consti- tué d'une bague cylindrique et de deux disques rap- portés axialement contre cette bague, chacune de ces trois pièces (bague et disques) étant composée de deux moitiés semi-circulaires qui sont juxtaposées l'une contre l'autre par leur assemblage contre les deux moitiés de la pièce axialement contiguë, les plans axiaux de juxtaposition des pièces contiguës étant perpendiculaires entre eux deux à deux. L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire quelques modes de réalisation préférés de l'invention en se référant aux dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ces dessins, montre schématique- ment de côté un amortisseur de vibrations de hauban mon- té sur le hauban correspondant. La figure 2 est une vue selon la flèche II de la figure 1. La figure 3 montre en demi-coupe axiale une por- tion dudit amortisseur. La figure 4 est une vue en bout selon la flèche IV de la figure 3 et à échelle réduite de l'un des organes annulaires constitutifs de cet amortisseur. La figure 5 est une variante de la figure 1 éga- lement conforme à l'invention. On se propose ici d'amortir les vibrations transversales auxquelles sont soumis les haubans 1 d'un - pont suspendu 2 en raison du vent ou de la circulation de véhicules sur ce pont. Si en effet ces vibrations ne sont pas maitri- sées, elles peuvent engendrer des dommages, en parti- culier au niveau des raccordements de chaque hauban avec les suspentes du tablier du pont et surtout au niveau des ancrages du hauban, notamment si les vibrations considérées font intervenir un phénomène de résonance. Pour amortir ces vibrations, on impose locale- ment une charge amortissante a chaque hauban considéré, en au moins un emplacement P, de ce hauban, disposé à quelques mètres de son extrémité ancrée inférieure 3. Cette extrémité inférieure est ancrée de toute façon désirable sur un bloc 4 qui est solidaire d'une fondation appropriée 5 telle que le sol ou que l'ossa- ture même du pont 2. A cet effet on entoure le tronçon du hauban 1 situé en P par une gouttière annulaire 6 solidarisée avec ce troncon, c'est-à-dire par un collier présentant en demi-section axiale la forme d'un U ouvert radiale- ment vers l'extérieur, on loge dans la gorge 7 de cette gouttière un anneau 8 mobile transversalement par rap- port à ladite gouttière, avec interposition d'un coussin 9 en un matériau plastique fluable sous pression, l'é- tanchéité vis-à-vis de cette pate étant assurée à l'aide de joints appropriés 10, et on relie l'anneau 8, par une structure rigide 11, à un bloc d'ancrage 12 solidaire, comme le bloc 4, d'une fondation appropriée telle que le sol ou que l'ossature même du pont. Le matériau constitutif du coussin 9 --et appelé "pâte" dans la suite-est une pate ou graisse élastique ou plastique comprimée susceptible de fluer ou s'écouler sous charge sans modification de son volume global: il s'agit par exemple d'une gomme de silicone. Du fait de la liaison rigide établie entre l'anneau 8 et la fondation, on peut considérer cet anneau 8 comme fixe dans l'espace. Si le hauban 1 est soumis à des vibrations transversales, il en est de même de la gouttière 6 soli- darisée avec lui en P et cette gouttière est donc con- duite à se déplacer transversalement par rapport à l'anneau fixe 8,-qu'elle chevauche. Ces déplacements se traduisent par refoulement circonférentiel d'une portion, de la pâte constitutive du coussin 9, disposée dans un secteur donné de la ca- vité annulaire réservée entre la gouttière et l'anneau, - vers le secteur diamétralement opposé de ladite cavité et inversement, au rythme des vibrations à amortir. Ces refoulements alternatifs absorbent de i'é- nergie, ce qui amortit les vibrations considérées. Pour monter les organes annulaires 6 et 8 sur le hauban 1, il n'est pas possible de les enfiler par le bout comme des perles, vu que les extrémités du hauban ne sont pas accessibles à cet effet. On remédie à cet inconvénient en constituant chacun de ces organes par six éléments, comme visible sur les figures 3 et 4, la figure 4 montrant en bout la seule gouttière 6, avec un de ses composants de gauche enlevé. Plus précisément, chacun des deux organes annu- laires 6 et 8 est constitué en trois pièces, savoir une bague intermédiaire 61,81 encadrée axialement par deux disques 62,63; 82,83, les trois pièces de chaque élé- ment étant assemblées entre elles à l'aide d'organes de vissage 13,14 qui les traversent axialement de part en part. En outre: - chaque pièce est décomposée en deux moitiés juxtapo- sées le long d'un plan axial, - et les plans de juxtaposition correspondant aux pièces axialement contiguës sont décalés angulairement autour de l'axe commun, de préférence de 90'. Bien entendu des joints d'étanchéité appropriés (non représentés) sont prévus pour assurer l'étanchéité vis-à-vis de la pâte au niveau des surfaces de juxtapo- sition mutuelle des moitiés des différentes pièces considérées. La construction en trois pièces qui vient d'être décrite permet en outre de conférer à la demi-section axiale de l'anneau 8 la forme générale d'un U ouvert radialement vers l'intérieur. Les faces extérieures des deux ailes de cet U, ailes constituées par les deux disques 82 et 83, sont évidées par des rainures cylindriques annulaires 15 dont les fonds communiquent avec l'intérieur de l'U par des trous axiaux 16. Les rainures 15 sont occupées par des patins annulaires d'étanchéité eux-mêmes composés de trois ron- delles superposées axialement, savoir: - une rondelle extérieure 17 en polytétrafluoroéthylène, - une rondelle intermédiaire 18 en un élastomère tel qu'un caoutchouc silicone vulcanisé, - et une rondelle intérieure 19 en métal. Les deux premières rondelles 17 et 18 sont lo- gées jointivement dans la rainure 15 alors qu'un petit jeu est réservé entre les faces cylindriques de cette rainure 15 et la rondelle métallique 19. Les faces internes des deux disques 62 et 63 constituant les ailes de la gouttière 6 sont planes, pa- rallèles entre elles et traitées de facon à être dures et lisses, étant notamment constituées par un revêtement chromé et poli ou par une feuille d'acier inoxydable rapportée. La pâte constitutive du.coussin 9 est injectée sous pression dans la cavité annulaire réservée entré le collier et l'anneau. Vu cette pression, ladite pâte applique ferme- ment les patins annulaires contre les faces en regard des ailes de la gouttière. Cette application a pour effet d'assurer une étanchéité excellente et durable vis-à-vis de la pâte entre la cavité annulaire et l'extérieur. Il est à noter à cet égard que ladite applica- tion a pour effet d'écraser axialement chaque rondelle 18 par la rondelle métallique 19 adjacente, ce qui dila- te radialement ces rondelles 18 en les appliquant contre les faces cylindriques en regard des rainures 15 qui les contiennent. Pour augmenter le coefficient de frottement dû au glissement des patins contre les faces en regard et accroître ainsi l'amortissement désiré des vibrations du hauban, il- peut être avantageux de remplacer le couple PTFE-métal poli par un autre couple tel que bronze- bronze. Pour la même raison, on peut créer des étrangle- ments à l'intérieur de la cavité annulaire contenant le coussin 9, sur les trajets suceptibles d'être empruntés par la pate constitutive de ce coussin lors de ses fluages dus aux vibrations. De tels étranglements-sont par exemple créés en prévoyant autour de la portion médiane de la bague 61 une collerette 20 qui fait saillie radialement en direc- tion de l'anneau 8 en U: les arêtes de cette collerette 20 sont avantageusement chanfreinées en 21 de même que les arêtes voisines des disques 82 et 83 en 22, de façon à délimiter des passages tronconiques étranglésentre ces zones chanfreinées. Pour fixer solidement la gouttière 6 sur le tronçon de hauban 1 qu'il entoure avec un très faible jeu, on délimite axialement par deux joints toriques 23 l'espace annulaire 24 de très faible épaisseur corres- pondant et on injecte dans cet espace un produit durcis- sable propre à adhérer aussi bien au collier qu'au hau- ban. Dans le mode de réalisation schématisé sur les figures 1 et 2, la structure rigide 11 qui supporte l'anneau 8 est constituée par deux jambes de force 25 inclinées sur la verticale et symétriques l'une de l'au- tre par rapport au plan vertical passant par l'axe du tronçon de hauban 1 à cet endroit, la ligne moyenne de chaque jambe étant située dans le plan perpendiculaire audit axe audit endroit. Dans le mode de réalisation schématisé sur la figure 4, la structure rigide 11 est constituée-par un prolongement 26 du tube de guidage 27 parfois prévu pour entourer l'extrémité ancrée 3 du hauban 1, extrémité qui, sur une petite distance, peut être enterrée ou tout au moins noyée dans un massif approprié. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif amortisseur de vibrations de hauban dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif présente sur ceux antérieurement connus un certain nombre d'avantages et en particulier ceux de l'efficacité, de la longévité, de la résistance aux échauffements, de l'esthétique et du faible prix de revient. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement & ceux de ses modes d'application et de réali- sation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notam- ment: - celles o une pluralité de dispositifs amortisseurs du genre de celui décrit ci-dessus seraient montés en plusieurs points distincts du hauban 1, - celles o les rôles respectifs de la gouttière annu- laire et de l'anneau contenu dans cette gouttière se- raient inversés par rapport aux modes de réalisation illustrés, en ce sens que ce serait la gouttière annu- laire, alors ouverte vers l'intérieur, qui serait disposée à l'extérieur et rendue fixe dans l'espacé par l'intermédiaire de la structure rigide alors que l'anneau chevauché par cette gouttière serait inté- rieur et solidarisé avec le hauban, g - et celles o les plans axiaux de juxtaposition des moitiés constitutives des organes annulaires du dis- positif amortisseur seraient décalés angulairement deux à deux d'angles différents de 90', par exemple égaux à 60'. 263140 7 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour amortir les vibrations d'un hauban (1), caractérisé en ce qu'il comprend un premier organe annulaire (6) entourant un tronçon du hauban et solidarisé avec ce tronçon, un second organe annulaire (8) monté sur le premier, avec interposition d'une ca- vité annulaire (7), de façon à pouvoir se déplacer transversalement par rapport à ce premier organe annu- laire, des joints (10) pour assurer l'étanchéité de la cavité annulaire par rapport à l'extérieur, un coussin (9) en une pàte ou graisse sous pression susceptible de fluer sans modification de son volume global et remplis- sant la cavité annulaire, et une structure rigide (11) reliant le second organe annulaire à une fondation appropriée (12). 2. Dispositif amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coussin (9) est constitué en une gomme de silicone. 3. Dispositif amortisseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'un des deux organes annulaires (6) est un collier présen- tant en demi-coupe axiale la forme d'un U à ailes trans- versales et en ce que l'autre organe annulaire (8) est un anneau propre à être reçu dans la gorge annulaire du collier. 4. Dispositif amortisseur selon la revendication 3 caractérisé en ce que le collier en U (6) est ouvert radialement vers l'extérieur et solidarisé avec le hau- ban (1). 5. Dispositif amortisseur selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'an-. neau (8) présente en demi-section axiale la forme d'un U à ailes transversales et en ce que les joints d'étan- chéité comprennent des patins annulaires (17,18,19) lo- gés dans des rainures (15) qui sont évidées dans les faces extérieures desdites ailes, les fonds de ces rai- nures étant eux-mêmes évidés de trous (16) qui relient lesdites rainures à l'intérieur de V'U. 6. Dispositif amortisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le collier (6) est solidaire d'une collerette (20) faisant saillie radialement sur le fond de sa gorge, au milieu de la dimension axiale de celle-ci, ladite collerette définissant avec l'anneau (8) deux passages annulaires étranglés pour le produit pâteux (9). 7. Dispositif amortisseur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les fa- ces intérieures des ailes du collier en U (6) sont pla- nes et polies. 8. Dispositif amortisseur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'un au moins des deux organes annulaires (6,8) est constitué d'une bague cylindrique (61,81) et de deux disques (62,82; 63,83) rapportés axialement contre cette bague, chacune de ces trois pièces (bague et dis- ques) étant composée de deux moitiés semi-circulaires qui sont juxtaposées l'une contre l'autre par leur assemblage contre les deux moitiés de la pièce axiale- ment contiguë, les plans axiaux de juxtaposition des pièces contiguës étant perpendiculaires entre eux deux à deux.