Brevet FR2698643A1 — publié le 19940603

BARRIERE DE SECURITE POUR OUVRAGE D'ART La présente invention a pour objet une barrière de sécurité placée de part et d'autre du tablier d'un ouvrage d'art routier, afin d'empêcher les chutes de piétons et de véhicules dans le vide. Il existe de nombreuses variétés de dispositifs de sécurité dont les capacités de retenue de véhicules sont très différentes. Les plus légers, les gardes corps, retiennent les piétons et les véhicules les heurtant sous un faible angle ou une faible vitesse. Les barrières de sécurité proprement dites, sont capables en principe de retenir des véhicules dotés d'une énergie cinétique importante : poids de plusieurs tonnes, vitesse dépassant 60 km/h et angle de choc dépassant 15 , par exemple. Les garde corps ou les barrières existants ont un prix de revient souvent élevé, car le matériau n'est pas toujours utilisé à son optimum ;de plus, la liaison avec les glissières de sécurité de part et d'autre de l'ouvrage d'art pose un problème difficile : les raccordements sont coûteux, compliqués et inesthétiques, et sont surtout susceptibles de fonctionner de manière non satisfaisante dans la zone de raccordement des deux dispositifs de sécurité.Enfin, la forme de la section des lisses ne permet pas toujours le blocage du mouvement vertical du véhicule au moment du choc, ce qui accroît les risques de franchissement. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients, en optimisant l'emploi des matériaux conformément à leurs lois de résistance , en assurant une continuité idéale dans la trajectoire d'un véhicule heurtant le garde corps ou la barrière dans la zone de raccordement des dispositifs de sécurité différents, et en proposant une forme de lisse évitant l'échappée vers le haut du véhicule. Une barrière selon l'invention comporte en effet des supports fixés au tablier par un massif de béton armé, qui travaillent donc en encastrement, et dont la forme détermine une égale résistance en flexion, comme (par exemple) une demi-parabole à axe vertical, qui est choisie pour assurer une répartition idéale des efforts de flexion au moment du choc du véhicule sur les lisses horizontales liées au support : en effet, nous avons remarqué que la configuration de choc la plus défavorable pour le garde corps ou la barrière de sécurité est celle où le véhicule déséquilibré appuie de tout son poids sur la lisse supérieure, car le bras de levier est alors maximum .La conception de la barrière doit donc prendre en compte ce cas, qui correspond à un effort horizontal en bout de poutre encastrée verticalement : la résistance des matériaux enseigne qu'il existe des formes de poutres offrant une égale résistance à la flexion en toute section, pour ce type d'effort. D'autre part, en combinaison avec les supports ci-dessus les lisses horizontales qui s'appuient sur ces supports pénètrent dans la carrosserie du véhicule au moment du choc: celui-ci s'appuie alors avec une pression répartie sur toute la face avant de la lisse : celle-ci pourra être parabolique à axe horizontal, cette forme assurant la meilleure répartition des efforts dans le matériau ; un effort sensiblement horizontal au moment du choc en un point précis d'une lisse sera donc réparti très efficacement dans toute la section de la lisse et tout le long de la lisse grâce à cette section parabolique, puis répartie dans tout le matériau du support grâce également à sa forme semiparabolique, jusqu'à la zone d'ancrage. Le manchon de liaison des éléments de lisses pourra également pour les mêmes raisons être en section une parabole à axe horizontal soudée à une platine, que l'on placera en fourreau à l'intérieur des extrémités des lisses paraboliques. Par ailleurs, la forme et l'écartement étudiés des sous lisses permet leur insertion quasi parfaite dans les deux nervures des glissières de sécurité de type A. La barrière selon l'invention comprend les deux lisses inférieures séparées de la même distance que celle des deux nervures de cette glissière, et une glissière de sécurité à chaque zone terminale du tablier recouvrant les deux sous-lisses. Enfin, une plaque d'acier pliée convenablement permet de relier de manière particulierement solide le support et la platine, assurant ainsi l'arrachement des têtes de boulon fusibles reliant cette platine au massif d'ancrage, et garantissant ainsi une séparation entre la barrière et le tablier en cas de choc extrêmement violent. Une autre maniere de relier un support en acier à la plaque d'ancrage est d'incliner vers l'intérieur après l'avoir découpée convenablement, la partie inférieure de la face avant du support : au moment du choc, cette partie biaise sous un faible angle avec la verticale tirera puissamment sur la platine, en même temps que les deux faces latérales, et assurera ainsi l'arrachage des têtes de boulon fusibles. Le nombre de lisses sera généralement de 3 dans les gardecorps ou barrières non accessibles au public, et de 4 dans le cas contraire. Dans ce dernier cas, les axes des lisses seront de préférence situées aux cotes 20, 40, 60 cm pour les 3 inférieures, si la largeur des lisses est au moins de 10 cm : en effet, ces écartements assurent à la fois la conformité au règlement français d'écartement maximum et une largeur entre les deux lisses intermédiaires permettant de les recouvrir convenablement avec une glissière de type A comme il est dit plus haut. Si les lisses sont plus étroites, de 6 cm par exemple pour les garde corps, leurs axes seront alors aux hauteurs de 18, 39 et 60 cm pour les mêmes raison. Des moyens connus relient la glissière aux lisses. Dans les garde-corps à 3 lisses, les axes de ces dernières seront placées de préférence aux cotes 0,35 m ; 0,55 m ; 0,95 m, à partir du tablier ; par contre, si l'on souhaite que le même support puisse être équipable en trois ou quatre lisses, celles-ci seront de 0,40 m; 0,60 m ; 0,95 m. On constate que les deux sous-lisses inférieures ont leur axe médian entre 0,45 et 0,50 m dans ces deux cas ; ceci correspond sensiblement au centre de gravité des automobiles, et assure une excellente efficacité à ces deux lisses, recouvertes ou non d'une glissière. Les objectifs de l'invention, de procurer des garde corps ou des barrières assurant une excellente continuité avec les glissières de sécurité de part et d'autre des ouvrages d'art en même temps que d'optimiser l'usage du métal dans leur construction sont donc atteints. Ces dessins annexés illustrent l'invention - la figure 1 représente une barrière de sécurité conforme à l'invention, vue en élévation par un observateur situé à l'extérieur du tablier. - la figure 2 est une coupe AA de la figure 1, détaillant le support et le dispositif de fixation de la lisse au support. - la figure 3 est un détail agrandi de la figure 1, montrant le mode de jonction des lisses, en élévation. - La figure 4 est une coupe BB de la figure 1, montrant également le mode de jonction des lisses, et la composition de la protection obtenue par une glissière et les souslisses du garde-corps. - La figure 5 est une représentation en perspective d'une variante du mode de liaison entre le corps du support et la platine. - La figure 6 représente une section de lisse variante, capable de s'insérer très exactement dans les nervures d'une glissière de type A. - La figure 1 représente une barrière de sécurité conforme à l'invention ; elle est composée de supports 1 régulièrement espacés (2 à 3 mètres d'espacement, en général). Ces supports sont soudés à une platine 2, une plaque métallique 3 pliée convenablement améliorant l'encastrement entre le support et la platine. Cette dernière est reliée au tablier 4 par l'intermédiaire de boulons fusibles 5, et à un massif d'ancrage fortement armé noyé dans le tablier ; des lisses horizontales 6, 7, 8, s'appuient sur les supports 1 auxquels elles sont reliées par des systèmes de liaison 9. Des moyens de jonction 10 relient les extrémités de lisses entre elles afin d'établir leur continuité. Ces moyens 10 ont été représentés placés entre deux supports ; il est toutefois possible en variante de placer ces moyens de jonction au droit des supports 1.Une glissière de sécurité 19, composant de la partie basse de la barrière près des extrémités, a également été représentée. - La figure 2 est une coupe AA de la figure 1. Le support 1 est à sections horizontales rectangulaires, sa face avant 11 et ses deux faces latérales 12 et 12 bis sont planes et verticales, sa face arrière 13 a une section suivant un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la chaussée, en forme de demiparabole, le sommet de la parabole est situé au sommet du support La raison de cette section parabolique, comme il rappelé ci-dessus, est que la contrainte maximale que doit subir le support l vient du type de choc que nous avons souvent constaté, où le véhicule s'appuie presque uniquement sur la lisse supérieure 6.Le bras de levier de cet effort de poussée sensiblement horizontal et perpendiculaire à la lisse est alors maximum, et égal à la hauteur de la lisse 6 au dessus du tablier. I1 importe donc de transmettre cet effort dans les meilleures conditions d'utilisation des matériaux constituant le support : la poutre dont le moment de résistance varie proportionnellement au moment fléchissant dû à l'action du choc est une poutre d'égale résistance en flexion, dont une représentante est la poutre encastrée à section horizontale rectangulaire en tout point et à section verticale AA en forme de demi-parabole. Une autre représentante est la poutre de même section horizontale, mais dont la section verticale AA est un rectangle et la section verticale perpendiculaire à AA est un triangle isocèle, la pointe de ce triangle étant le point d'application de l'effort horizontal : les faces 11 et 13 sont donc verticales et parallèles, les 2 faces 12 et 12 bis étant inclinées et sécantes au sommet du support. Dans ces poutres, les contraintes maximales dans une section quelconque sont identiques et égales aux contraintes admissibles.Les deux supports d'égale résistance en flexion peuvent être en béton, ou en acier par exemple - dans ce dernier cas, la section étant creuse, la loi d'égale résistance en flexion n'est plus la seule à considérer ; en particulier, l'apparition possible d'un déversement doit être évité en choisissant une section rectangulaire dont le rapport largeur/longueur ne soit pas trop faible, c'est à dire inférieur à 1/3 par exemple. Les lisses 6, 7, 8, transmettent les efforts dûs au choc, aux supports ; il faut noter qu'au moment du choc, une lisse présentant une largeur en section qui diminue lorsqu'on s'éloigne du support aura plus de facilité à s'imprimer dans le métal de la carrosserie du véhicule, et donc de bloquer tout mouvement de glissement vers le haut de véhicule sur les lisses, qui pourrait conduire au franchissement de la barrière.On note que cette forme affinée vers le véhicule, créé une déformation de la carrosserie qui conduit à ce que les efforts soient répartis sur toute la surface extérieure de la lisse, sauf, bien sûr, sur la face arrière. Or, la forme parabolique à axe horizontal de la section de la lisse est alors la meilleure forme répartissant les efforts sur toute la section : c'est donc cette forme qui, à poids de métal donné, permettra à chaque parcelle de métal de résister aux efforts le plus efficacement. La face verticale arrière des lisses peut être fermée ou ouverte avec une rainure longitudinale 14.Cette rainure 14 sera entourée par deux retours 17 de la face verticale, qui servent à raidir cette face arrière de la lisse et à bloquer les dispositifs de fixation sur le support et de liaison entre les lisses. on comprend qu'une des caractéristiques essentielles de l'invention est la conjugaison de supports à égale résistance à la flexion avec des lisses de section parabolique à axe horizontal, dont l'action combinée permet de transmettre un effort sensiblement horizontal sur la lisse supérieure dans les meilleures conditions d'emploi des matériaux de la barrière, jusqu'au tablier. - La figure 3 représente un détail de la figure 1 ; il s'agit du dispositif de liaison 10 entre les extrémités de lisses : on voit deux parties de lisses 7 placées bout à bout ; une plaque de liaison 15 règne sur la face arrière verticale des lisses 7 ; une platine intérieure 16 (cachée dans cette figure) permet de bloquer les parties verticales de la face arrière préalablement trouées des lisses 7, entre cette platine et la plaque 15 grâce à des boulons 170. Ces derniers pénétreront donc à travers des orifices adéquats percés dans la plaque 15, passeront dans les trous des lisses 7 et seront vissés de préférence dans la platine 16 préalablement taraudée. - La figure 4, coupe BB de la figure 1, complète la description du dispositif 10 en montrant que la platine intérieure 16, dont la rainure longitudinale permet le passage des deux retours 17 de la face arrière de la lisse, supporte sur sa face opposée aux supports un profilé cylindro-parabolique 18, dont le sommet vient au contact du sommet de la forme de la lisse, permettant de transmettre les efforts régnant dans les lisses au moment du choc dans d'excellentes conditions ; ce profilé s'insère intérieurement presque parfaitement dans la forme parabolique de la lisse, et assure un renforcement local de celle-ci quelle que soit sa déformation au moment du choc. L'écartement et la forme profilée des deux sous-lisses 7 et 8 leur permettent de venir au contact du fond des 2 nervures de la glissière de sécurité 19 : le véhicule qui est venu heurter cette glissière pourra continuer de glisser sur celle-ci, puis sur les sous-lisses 7 et 8 sans aucun décalage de trajectoire ; de plus les formes cylindroparaboliques ou affinées des sous lisses viendront pénétrer dans les déformations de la carrosserie du véhicule déjà créées par la glissière 19, et assureront là aussi la continuité du blocage des déplacements verticaux déjà permis par la glissière. Cette double continuité de l'action de la glissière pendant une phase délicate du choc où le véhicule s'appuie en équilibre précaire contre le dispositif de sécurité, est essentielle pour diminuer le risque de tête à queue ou de retournement du véhicule. On remarque aussi sur la figure 4 des détails du système de liaison 9 des lisses au poteau, qui n'apparaît dans cette figure que par un effet perspectif, puisque il est situé audelà de la coupe AA : cette liaison 9 est composée également d'une platine 16bis de même genre que la platine 16 et de 2 plaques, mais ces plaques sont en forme de L et règnent de part et d'autre du support 1. Le retour 20 de ces plaques contre les faces 12 du support est percé d'un trou qui permet le passage d'un boulon 21 passant successivement à travers le retour 20 de la première plaque, la 1ère face 12 du support, la 2 face 12 bis et enfin le retour 20 de la deuxième plaque. Ces deux plaques sont boulonnées aux platines de la même manière que décrite ci-dessus. Une variante à ce boulonnage est que ces boulons passent dans les rainures 14 des lisses, puis dans la platine 16bis préalablement taraudée ; cette variante permet aux lisses de glisser sur leurs supports au moment du choc, puisque les faces verticales des lisses peuvent coulisser entre la platine 16bis et les plaques ; le choc est dans ce cas moins violent, mais la déformation est plus importante. Le support 1 est relié solidement à la platine 2 par l'intermédiaire d'une plaque pliée 3. Cette plaque est soudée inclinée et plane entre la face avant 11 et l'extrémité avant de la platine 2. Elle est percée d'une ouverture permettant l'introduction des boulons 5. Cette plaque se replie ensuite verticalement contre les faces 12 du support, puis se replie une nouvelle fois à angle droit, suivant un pli 3 bis toujours verticalement, suivant une direction parallèle à la face avant du support. Cette disposition permet une excellente liaison mécanique supplémentaire entre le support soudé à la platine et la platine ; une variante consiste à pratiquer une fente aux 2 angles des faces 12, 12 bis et 11, dans la partie inférieure, sur 20 ou 25 cm environ. Le bas de la face 11, ainsi libéré est incliné vers l'intérieur du support, comme l'illustre la figure 5.Les boulons de fixation 5 sont donc placés en retrait du plan formé par les faces avant 11 des supports. De plus, cette position assure un excellent arrachement des têtes des boulons au moment d'un choc très violent. - La figure 6 représente une section des lisses et souslisses 6, 7 et 8 dont la forme s'insère exactement dans les nervures des glissières de sécurité de type A, assurant ainsi une continuité de trajectoire et de blocage du glissement vers le haut quasi parfaits. Cette section est symétrique par rapport à un plan axial horizontal. Son sommet, situé du côté de la circulation, est composé d'un arc de cercle a de 100 et 20 mm de rayon environ, prolongé par deux segments de droite de 55 mm environ, puis par deux segments de droite horizontaux, situés à 50 mm environ, de part et d'autre du plan axial horizontal. La longueur horizontale de la lisse est de 100 à 130 mm environ. Cette lisse peut également recevoir un manchon de liaison identique à celui de la lisse parabolique ; sa face arrière peut également être semblable. Elle offre cependant une possibilité de fixation du manchon supplémentaire : des boulons verticaux peuvent en effet relier les lisses et les manchons, plutôt que des boulons horizontaux 170. Plus généralement, la section des lisses 6, 7 et 8 est de préférence symétrique autour d'un axe horizontal ; elle peut comprendre une courbe d'une courbure de 20 mm au maximum à son sommet sur l'axe côté chaussée, où une autre courbe tangente intérieurement à cette dernière. Ces courbes inscrivent la section à l'intérieur des nervures de la glissière de type A, jusqu'à toucher le fond de la nervure ; cette section garantit la continuité de la trajectoire et du blocage vers le haut du véhicule désemparé. La barrière selon l'invention comprend donc dans sa partie centrale deux sous lisses fixées aux supports, et dans ses deux parties terminales, une protection composée d'une glissière de sécurité dans les nervures de laquelle sont insérées et fixées les deux sous lisses précédentes ; la glissière et les lisses règnent au-delà du tablier, c'est à dire dans une zone sans support 1 ; les deux sous-lisses s'arrêtent à quelques mètres du dernier support, et seule la glissière reste établie au-delà. On voit donc que la protection est particulièrement progressive, avec une trajectoire sans discontinuité : glissière ; glissière + sous-lisses insérées ; glissières + sous lisses + supports sous lisses + supports sur la partie centrale de la barrière, puis de nouveau cette succession de protections dans l'ordre inverse. Cette protection offre également comme il est expliqué cidessus, une excellente continuité de guidage par l'enfoncement des nervures de la glissière, puis des lisses dans la carrosserie latérale du véhicule. REVENDICATIONS 1) barrière de sécurité sur ouvrage d'art routier comportant des supports 1 régulièrement espacés et encastrés sur le tablier par des boulons 5, une glissière de sécurité 19 de type A et des lisses 6, 7, 8 horizontales s'appuyant sur les supports, destinée à retenir des véhicules dont le choc, sur la lisse supérieure en particulier, entraîne une poussée sensiblement horizontale sur les supports, caractérisé - en ce que les supports présentent un moment de résistance qui varie proportionnellement au moment fléchissant dû au choc ; - en ce qu'une protection composée d'une glissière de sécurité 19 et de deux sous-lisses 7 et 8 insérées et fixées dans les nervures de la glissière, les sous-lisses touchant le fond des nervures, règne dans ses deux parties terminales. 2) barrière conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les supports 1 possèdent des sections horizontales rectangulaires et une section par un plan vertical perpendiculaire à l'axe longitudinal de la chaussée en forme de demi-parabole dont le sommet est au sommet de la face 13 du support. 3) barrière conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les supports possèdent des sections horizontales rectangulaires, une section par un plan vertical perpendiculaire à l'axe longitudinal de la chaussée rectangulaire et une section par un plan vertical perpendiculaire à ce dernier en triangle isocèle, la pointe de ce triangle étant le point d'application de l'effort horizontal. 4) barrière conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que la face avant des sous-lisses 7 et 8 a une section parabolique à axe horizontal. 5) barrière conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les sous lisses 7 et 8 insérées dans les nervures de la glissière ont une section symétrique par rapport à un plan axial horizontal qui est composée d'un arc de cercle de 1000 et 20 mm de rayon à son sommet, prolongé par deux segments de droite de 55 mm, puis par deux segments de droite horizontaux, situés à 50 mm environ de part et d'autre du plan horizontal. 6) barrière conforme aux revendications 4 ou 5, caractérisée en ce qu'un dispositif de liaison 10 entre les extrémités de lisses possède une platine intérieure 16 supportant un profilé cylindro-parabolique dont le sommet vient au contact du sommet de la forme de la lisse. 7) barrière conforme à la revendication 1, caractérisée en ce qu'une plaque 3 inclinée et plane placée entre la face avant ll du support et l'extrémité avant de la platine 2, percée d'une ouverture, se replie verticalement contre les faces 12. 8) barrière conforme à la revendication 1, caractérisée en ce qu'une fente est pratiquée dans la partie inférieure des deux angles formés par les faces 12, 12bis et 11, sur 20 à 25 cm, le bas de cette face 11 ainsi libéré étant incliné vers l'intérieur du support.