Brevet FR2715961A1 — publié le 19950811

DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif de fixation de poteaux applicable aux poteaux sujets à des efforts latéraux et notamment aux poteaux de garde-corps. Les poteaux du type considéré sont généralement fixés soit par encastrement du poteau dans le sol soit par l'utilisation de diverses platines de fixation ayant prise sur la partie inférieure du poteau. Sur ce type de réalisation, lors d'un choc latéral important, les contraintes au niveau du poteau se traduisent par: - Un effort de cisaillement parallèle à la section transversale du poteau. - Une capacité à amortir le choc limitée à l'élasticité inhérente au poteau ou à la résistance à l'arrachement des fixations. Les poteaux à jambe de force, autre type de réalisations utilisent un elément vertical maintenu par un autre élément appelé jambe de force et fixé au sol, la mise en oeuvre demande au moins deux perçages ou scellement et la résistance du dispositif est liée au caractère plus ou moins indéformable du triangle formé par les deux éléments. L'angle formé par les deux éléments devant être d'environ quarante cinq degrés pour être efficace, le dispositif n'est utilisable pour l'installation de garde-corps en bordure de dalle que si l'élément vertical est fixé à plusieurs dizaines de centimètres de la dalle. L'invention a pour but de convertir les forces latérales appliquées sur des poteaux en des efforts de traction et de compression sensiblement parallèles à la section longitudinale du poteau et de maintenir le poteau en service sous un effort continu de compression ceci afin d'augmenter considérablement sa force d'inertie. Par ces moyens l'invention permet la réalisation de poteaux incorporant moins de matière dans la conception par rapport à des poteaux de type traditionnel et présentant une résistance égale aux chocs en service ou aux chocs appliqués dans le cadre d'essais visant à l'homologation aux normes nationales. Elle permet aussi la réalisation de poteau incorporant des matériaux à faible résistance mécanique en cisaillement ou des matériaux pour lesquels l'assemblage par platine de fixation serait contre indiqué, soit parce que sujets à l'arrachement des vis, soit parce que non compatibles avec le fer (cas de certains bois). De plus, l'invention vise à insérer dans le poteau, un dispositif apte à faire office d'amortisseur de manière à prévenir l'arrachement du système de fixation au sol. Enfin, l'invention peut permettre la fixation du poteau par un seul perçage ou scellement réalisé à quelques centimètres seulement du bord d'une dalle. Expérimentée dans un ensemble formant balustrade en bois soumis à des chocs dynamiques de six cents joules, cette conception de poteau, incorporant un dispositif apte à faire office d'amortisseur, permet un gain de matière estimé à plus de quarante pour cent sur l'ensemble du garde-corps (balustres, lisses et poteaux) par rapport à un ouvrage de type traditionnel et ce, avec une résistance à la rupture identique. A cet effet le poteau, selon l'invention, est constitué d'un élément appelé tige, en position sensiblement verticale, fixé au sol en sa partie inférieure et permettant en sa partie supérieure une solidarisation avec un autre élément nommé corps de poteau, reposant sur le sol en son extrémité inférieure et de forme sensiblement rectiligne de manière à ce qu'un effort horizontal, statique ou dynamique, appliqué sur la partie supérieure de la tige, sensiblement de même direction que la droite passant par le point de fixation au sol du dispositif et le point d'appui au sol du corps de poteau, se transmette sur le corps de poteau en un effort de compression de direction sensiblement parallèle à son axe longitudinal. Le bon fonctionnement de ce dispositif est fonction pour une part de la distance entre le point d'attache au sol de la tige et le point d'appui au sol du corps de poteau, celle ci doit être suffisante de manière à assurer le transfert de charges des efforts appliqués à la tige (en sa partie supérieure) sur le corps de poteau. Le bon fonctionnement de ce dispositif est fonction pour une autre part de la mise en tension de celui-ci. Si dans la théorie un triangle est indéformable, dans la pratique ceci n'est vérifié que si les variations dimensionnelles des trois liens du triangle soient maitrisées, ces variations dimensionnelles sont le fait de l'élasticité des matériaux soumis à des efforts de traction et de compression et des jeux inhérents aux assemblages entre liens. Plus l'axe longitudinal du corps du poteau tendra vers la verticale, moins le dispositif devra permettre des variations dimensionnelles. C'est à dire que toute impulsion horizontale sur l'extrémité supérieure de la tige sera transmis intégralement en compression sur le corps du poteau. Ceci peut être obtenu en s'assurant, lors de la pose du dispositif que le corps du poteau est maintenu sous un effort de compression continu et durable exercé par la tige . La mise en compression du corps de poteau a également pour but de démultiplier la force d'inertie de celui-ci. De plus, la mise en compression du corps de poteau suppose que la tige travaille en traction, ce qui permet de rendre celle-ci plus rigide et moins sujette à flexion sous un effort appliqué à mi-hauteur de tige. L'action de mise en tension peut être obtenue en modifiant la longueur d'un des cotés du triangle formé par le point de fixation au sol de la tige, le point d'appui au sol du corps de poteau et le point de jonction entre tige et corps de poteau. Toute diminution des distances point de fixation tige - point d'appui corps de poteau ou point de jonction point de fixation tige entraîne une mise en tension du dispositif. De même une augmentation de la distance point de jonction - point d'appui corps de poteau entraîne une mise en tension du dispositif. La mise en tension du dispositif peut aussi être assurée par la combinaison de plusieurs des facteurs évoqués. Ainsi tensionné l'angle formé entre tige et corps de poteau peut tendre vers deux degrés. Le dispositif peut incorporer un système d'attache (3a,3b) qui liaisonne tige et corps de poteau de manière à maintenir durablement le corps de poteau en tension. Le dispositif peut incorporer un élément complémentaire qui, prenant appui sur la tige vient, lorsque le dispositif est mis en tension, au contact du corps de poteau, sensiblement à mi-hauteur de celui-ci de manière à prévenir le risque de flambage du corps de poteau sous un effort de compression excessif. Dans une forme de réalisation particulière, tige et corps de poteau ne peuvent constituer qu'une seule pièce, réalisée de telle manière à ce que le dispositif, une fois mis en tension, présente une section sensiblement rectiligne positionnée de manière à travailler en compression sous un effort appliqué à une autre section en position sensiblement verticale et liaisonnée au sol. Dans une forme de réalisation particulière, plusieurs éléments assurent la fonction de corps de poteau, ceux-ci joints à la tige sur plusieurs hauteurs et sur plusieurs faces permettent au dispositif de fonctionner sous des chocs de plusieurs directions et sur plusieurs niveaux. Dans une forme de réalisation avantageuse, la tige de forme sensiblement rectiligne peut être connectée en sa partie supérieure à une platine apte à recevoir des efforts verticaux sans rompre, ce qui limite l'utilisation de matériaux cassants ou fissiles comme le bois par exemple. Cette platine prend appui directement ou indirectement sur le corps du poteau, constitué d'un élément massif ou faisant corps, évidé en son centre de manière à permettre le passage de la tige. La platine peut prendre son appui sur le corps du poteau de plusieurs manières, parmi les principales: Sur l'extrémité supérieure du corps de poteau, sur des rainures ou des butées aménagées à l'intérieur du corps de poteau, sur les lisses ou mains courantes emmanchées dans le corps du poteau au travers de lumières ménagées à cet effet. La platine peut servir de support à une tête de poteau. Dans une autre forme de réalisation avantageuse, le corps du poteau tel qu'il est décrit précédemment et la platine font partie intégrante d'une même pièce reliée à la tige en sa partie supérieure. Dans une autre forme de réalisation avantageuse, la tige de forme sensiblement rectiligne est connectée en sa partie supérieure à une platine. Le corps du poteau est constitué de lames assemblées en leur longueur et formant poteau creux, les lames peuvent être serties en leurs extrémités supérieures et inférieures par des bagues, la fonction de la bague supérieure étant de maintenir les lames en position, de masquer la platine lorsque celle-ci prend appui sur l'extrémité des lames et de contrecarrer l'action de la platine qui, sous l'effort, va pousser les lames vers l'extérieur. La fonction de la bague inférieure étant de maintenir les lames en position, éventuellement de faire office de semelle capable d'amortir les chocs et de surélevé le poteau du sol (pour des matériaux sensibles à l'humidité). Dans cette configuration, la bague supérieure et la platine peuvent ne constituer qu'une seule pièce. De même, la bague supérieure peut assurer la fonction esthétique de tête de poteau. Ces réalisations sont dites avantageuses parce qu'elles permettent, moyennant le respect des conditions évoquées précédemment pour assurer le bon fonctionnement du dispositif, de faire reposer les éléments faisant fonction de lisses sur le corps de poteau et de transformer les efforts latéraux appliqués sur le poteau quelqu'en soient la direction et la hauteur en une dynamique de compressiontension. Ces réalisations sont aussi dites avantageuses parce qu'elles permettent l'utilisation d'un corps de poteau rectiligne en position verticale pour autant que l'angle formé entre l'axe longitudinal de la tige et la ligne fictive passant par le point de jonction entre tige et platine et le point d'appui au sol du corps de poteau tend vers deux degrés ou plus. Dans une autre forme de réalisation très avantageuse, le dispositif présente une aptitude à la déformation sous l'effet de la dynamique des forces lorsque l'intensité de ces forces est telle qu'elle présenterait un risque d'arrachement du système de fixation de la tige au sol. Cette déformation susceptible de relâcher l'intensité des forces, peut être définitive ou temporaire, elle s'exprime par une variation de la distance d'au moins un des côtés formant le triangle défini par le point de fixation au sol de la tige, le point de jonction entre la tige (en sa partie supérieure) et le reste du dispositif, le point d'appui au sol du corps de poteau soumis à la plus forte compression. I1 existe de nombreux moyens permettant l'obtention de ce résultat, parmi les principaux: Organe de fixation de la tige au sol ou manchon de liaison permettant de raccorder une tige constituée de deux éléments ou organe de fixation platine-tige ou bague sur laquelle prend appui la platine ou corps de poteau ou sabot, semelle, patin positionnés sous le corps de poteau ou raccord entre deux éléments de corps de poteau permettant de par sa forme et le matériau dans lequel il(elle) est conçu(e) une déformation fonctionnelle. Le choix est, de préférence, fonction du mode de mise en tension du corps de poteau, ainsi par exemple, dans un poteau creux, si la mise en tension s'opère au moyen d'un écrou positionné sur un filetage réalisé en extrémité supérieure de tige et pressant sur la platine, il convient d'utiliser cette platine comme système d'amortissement de manière à s'assurer que lors de la mise en tension du dispositif par vissage les organes d'amortissement ne sont pas écrasés et conservent toute leur efficacité. Ce type de réalisations est dit très avantageux parce qu'en de nombreux cas les systèmes de fixation classiques d'une tige au sol ne permettent pas de reprendre tous les efforts auxquels l'organe faisant fonction de tige dans l'invention pourrait être soumis notamment dans le cadre d'essais de chocs dynamiques visant à l'homologation aux normes nationales. A cet effet, pour prévenir l'arrachement de la cheville ou tout autre mode de fixation, ce type de réalisation permet d'insérer dans le dispositif un élément faisant office d'amortisseur, c'est à dire que lorsque les tensions au sein du dispositif deviennent trop importantes, cet élément à la faculté de se déformer de manière à relâcher ces tensions et, ce faisant, équilibrer force d'inertie du dispositif et résistance à l'arrachement du système de fixation au sol. Cette aptitude du dispositif à amortir les chocs permet aussi de limiter les tensions sur le garde corps dans le cas où le choc est exercé directement sur un ensemble formant garde-corps supporté par des poteaux. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description de diverses formes de réalisations donné à titre d'exemple non limitatif. Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence se rapportent à des éléments identiques ou ayant une fonction similaire. Le dispositif comporte une tige (1) , un élément maintenu sous un effort de compression, appelé corps de poteau (2), un système de serrage permettant la mise en tension du dispositif (3), un système d'amortissement (4). La figure 1 représente en perspective le dispositif selon l'invention. Les figures 2, 3, 4 et 5 des variantes de ce dispositif. Le poteau métallique représenté à la figure 1 comporte une tige (la) pliée en sa partie inférieure de manière à faire office de platine de fixation au sol et en sa partie supérieure de manière à permettre l'immobilisation d'une lisse formant garde-corps. Un corps de poteau (2a) où sont fixées une tige (3a) et une semelle (4f). Le tout est assemblé de manière à ce que la tige (3a) traversant l'élément (la) permette par vissage de modifier la valeur de l'angle formé par les éléments (la) et (2a), que le corps de poteau (2a) reposant sur la semelle (4f) en son extrémité inférieure et fixé en son extrémité supérieure en un point de la tige( la) lui permettant de récupérer tout les efforts latéraux appliqués sur la lisse formant garde-corps en effort de compression. La semelle (4f) est positionnée entre le corps de poteau (2a) et le sol de manière à permettre un amortissement des chocs et à fournir au corps de poteau une plus grande portance au sol en terrain meuble. Le poteau représenté en perspective à la figure 2 est remarquable par la tige (lb) pliée en son milieu de manière à permettre l'immobilisation d'une planche faisant garde-corps et présentant une forme générale de M, l'une des branches de ce M (2b) étant coudée en un point situé au dessous du centre de gravité de la planche formant garde-corps (non représenté) alors que l'autre branche du M est plus longue de manière à pouvoir être enfoncée dans un perçage réalisé dans le sol. Un bandeau (3b) de tôle est disposé, ceinturant les deux branches du M de manière à ce que l'action de mise en tension s'effectue en baissant ce bandeau. Le dispositif représenté en perspective à la figure 3 comporte une tige (lc) cylindrique, filetée en ses extrémités et munie d'un manchon (4h) en son extrémité inférieure. Ce manchon, de matière élastique est introduit dans un perçage (non représenté), sa partie supérieure évasée servant de butée. La tige (lc) est vissée dans le manchon (4h) qui par dilatation permet une fixation de la tige. Par son caractère élastique le manchon (4h) joue un rôle d'amortisseur. Deux éléments, chacun comportant deux sections (2c et 9) sensiblement paralléles, pliées en leurs parties supérieures de manière à permettre le positionnement de planches formant garde-corps et munies en leurs extrémités d'anneaux permettant une liaison avec la tige en utilisant celle ci comme axe de rotation. Les sections 2c (seules à travailler sous un effort de compression) font office de corps de poteau. Le dispositif est conçu de manière à permettre le montage simultané de plus de deux éléments comportant un ou plusieurs créneaux d'immobilisation de planches. La mise en tension du dispositif est assurée par le vissage d'un écrou (non représenté) sur le filetage ménagé sur la partie supérieure de la tige (3c). Cette mise en tension permet d'amorçer le flambage du corps de poteau (2c) de manière à permettre à celui-ci de prendre appui sur la partie supérieure (9e) de la section 9. Le poteau en plastique représenté en coupe longitudinale à la figure 4 comporte une tige (nid), composée de deux éléments, reliée en son extrémité supérieure à un corps de poteau (2f), tubulaire, composé de deux éléments, l'élément supérieur ayant sensiblement la forme d'un U renversé. La mise en tension du dispositif est obtenue par le système de fixation au sol constitué d'une cheville (non représentée) dans laquelle vient se fixer le filetage (3d) ménagé sur l'extrémité inférieure de la tige. L'opération de mise en tension du dispositif est realisée par rotation du corps de poteau (2f) entraînant une rotation de la tige(ld) et le vissage de celle-ci dans la cheville. Le système d'amortissement est assuré par la combinaison du manchon (4d) en matière élastique, permettant la jonction des deux éléments formant tige, d'un organe de liaison (4g) entre corps de poteau (2f) et tige (nid) muni d'un système incorporant ressort, de la forme du corps de poteau (4e) qui, conjuguée à l'élasticité du matériau utilisé, permet une déformation. Les poteaux représentés en perspective à la figure 5 comporte une tige (tic) filetée aux extrémités. La mise sous tension est obtenue par le vissage d'un écrou sur le filetage de l'extrémité supérieure (3c) de la tige qui est fixée au sol par une cheville (non représentée). Cet écrou exerce une pression verticale sur une platine déformable (4a, 5b ou 4c) prenant appui sur un corps de poteau évidé de manière à permettre le passage de la tige et la déformation de la platine. Le modèle A représente, en perspective, un modèle expérimenté dans un ensemble formant balustrade bois et soumis à des chocs dynamiques de six cents joules avec: -Une force d'inertie initiale du dispositif de trois kilos et demi portée à une force d'inertie en service de plus de trois cents kilos. -Une platine en tôle de quatre millimètres d'épaisseur. -Des bague et sabot de section carré de quatre vingt dix millimètres. Les modèles B, C et D représentent, en perspective des variantes de ce dispositif. En référence complémentaire à ces dessins, le dispositif comporte une bague supérieure (5a, 5b, 5c) permettant, le cas échéant de solidariser plusieurs lames formant poteau creux, un sabot (6), une tête de poteau (7), des lisses faisant fonction de garde corps (8). Le modèle A comporte un corps de poteau constitué de quatre lames (2i). Celles-ci sont réalisées avec un épaulement sur les extrémités supérieures et inférieures où viennent s'insérer bague (5a) et sabot (6) de manière à sertir les lames. La bague (5a) est d'une hauteur sensiblement égale à la hauteur des épaulements plus l'épaisseur de la platine (4a), de manière à ce que la tête de poteau (7) puisse être fixée sur la platine (4a) et reposée sur la bague (5a). Le modèle B se caractérise par le fait que la platine (4b) n'est pas de forme plane et qu'elle repose sur les lisses (8) formant garde-corps. Le modèle C se caractérise par la bague (5c) assurant la fonction de tête de poteau et le corps de poteau constitué de quatre éléments(2h). Le modèle D se caractérise par la platine (5b) assurant la fonction de bague et le corps de poteau constitué de quatre éléments(2g), chaque élément formant un angle droit de manière à constituer un poteau creux. Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes d'exécution décrites ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées, notamment quant à la forme, au nombre, à la composition et à la disposition des éléments intervenant dans sa réalisation , sans sortir du cadre de la présente demande de brevet. L'invention s'adresse à tous types de poteaux chargés de répondre à des efforts latéraux. REVENDICATIONS 1- Dispositif de fixation de poteaux applicable notamment aux gardecorps caractérisé en ce qu'il est constitué d'un élément appelé tige (la), fixé au sol en sa partie inférieure, en position sensiblement verticale et permettant en sa partie supérieure une solidarisation avec un autre élément, nommé corps de poteau (2a), reposant sur le sol en son extrémité inférieure et de forme sensiblement rectiligne, de manière à ce que le corps de poteau (2a) puisse être maintenu durablement en compression par un action visant à modifier la longueur d'un des cotés du triangle formé par le point de fixation au sol de la tige, le point d'appui au sol du corps de poteau et le point de jonction entre tige et corps de poteau et que la distance entre le point d'attache au sol de la tige et le point d'appui au sol du corps de poteau soit suffisante pour assurer un transfert de charges de la tige (la) sur le corps de poteau (2a) lorsqu'un effort est appliqué sur la partie supérieure de la tige en direction du corps de poteau. 2- Dispositif de fixation de poteaux applicable notamment aux gardecorps selon la revendication 1 caractérisé par la présence d'un élément complémentaire (9e) qui, prenant appui sur la tige (lc) vient, lorsque le dispositif est mis en tension, au contact du corps de poteau(2c), sensiblement à mi-hauteur de celui-ci de manière à prévenir le risque de flambage du corps de poteau sous un effort de compression excessif. 3- Dispositif de fixation de poteaux applicable notamment aux gardecorps selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par les éléments tige (lb) et corps de poteau (2b) ne constituant qu'une seule pièce, réalisée de telle manière à ce que le dispositif, une fois mis en tension, présente une section sensiblement rectiligne, positionnée de manière à travailler en compression sous un effort appliqué à une autre section en position sensiblement verticale et liaisonnée au sol. 4- Dispositif de fixation de poteaux applicable notamment aux gardecorps selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que plusieurs éléments (2c) formant corps de poteau sont joints à la tige (1c) sur plusieurs hauteurs et sur plusieurs faces de manière à permettre au dispositif de fonctionner sous des chocs de plusieurs directions et sur plusieurs niveaux. 5- Dispositif de fixation de poteaux applicable notamment aux gardecorps selon la revendication 1 caractérisé en ce que la tige (1c) de forme sensiblement rectiligne, connectée en sa partie supérieure à une platine (4a, 4c ou 5b) apte à recevoir des efforts verticaux sans rompre et prenant appui directement ou indirectement sur le corps du poteau (2i, 2d, 2h ou 2g) constitué d'un élément massif ou faisant corps, evidé en son centre de manière à permettre le passage de la tige (1c). 6- Dispositif de fixation de poteaux applicable notamment aux gardecorps selon la revendication 5 caractérisé en ce que le corps du poteau est constitué de lames (2i, 2h ou 2g) assemblées en leur longueur et formant poteau creux, les lames sont serties en leurs extrémités supérieures et inférieures par des bagues (6, 5a, 5b, 5c) maintenant les lames en position, masquant la platine lorsque celle-ci prend appui sur l'extrémité des lames et contrecarrant l'action de la platine qui, sous l'effort, va pousser les lames vers l'extérieur. 7- Dispositif de fixation de poteaux applicable notamment aux gardecorps selon les revendications 5 et 6 caractérisé par une aptitude à la déformation telle qu'une platine déformable (4a, 5b ou 4c) prenant appui sur un corps de poteau évidé permettant le passage de la tige et la déformation de la platine lorsque l'intensité des forces est telle qu'elle présenterait un risque d'arrachement du système de fixation de la tige au sol. 8- Dispositif de fixation de poteaux applicable notamment aux gardecorps selon la revendication 5 caractérisé en ce que la platine peut servir de support à une tête de poteau.