Brevet FR2712334A1 — publié le 19950519

i "Poteau de support pour barrière d'arrêt de blocs dévalants, à ancrage unique" L'invention se rapporte à un poteau de support de barrière de protection, telle qu'une barrière d'arrêt de blocs dévalants, comportant un fût portant en pied sur le sol et maintenu érigé par des moyens d'attache reliés à des points d'ancrage fondés dans le sol. Dans les terrains en forte pente, notamment en région de montagne, il peut exister des risques que des rochers et blocs de pierre détachés de la masse dévalent les pentes et mettent en péril les personnes ou les biens. Pour arrêter ces blocs dévalants avant qu'ils atteignent des zones habitées ou fréquentées, on dispose généralement des barrières de protection, étendues approximativement suivant des lignes de niveau pour être dans l'ensemble perpendiculaires aux trajectoires prévisibles des blocs. Ces barrières sont par exemple constituées de nappes lourdes de filets, typiquement filets anti-sous-marins déclassés. Le poids et les frottements internes du maillage assurent un freinage des blocs avec rebond réduit, et amortissent les efforts sur les poteaux de support. Ces poteaux sont généralement maintenus érigés par des haubans et des tirants fixés à des ancrages dans le sol. Couramment, le haubanage nécessite trois ancrages, deux pour des haubans et un pour un ancrage de tirant de pied. Dans la mesure du possible, on prévoit de disposer les haubans et les ancrages en aval de la nappe de filet, pour n'être pas soumis à l'impact direct des blocs dévalants. Selon FR 2 622 611, on réduit le nombre d'ancrages par poteau à deux, les ancrages étant utilisés conjointement par les haubans et tirants de deux poteaux adjacents. Or, ces ancrages sont exécutés dans des terrains peu stables, adjacents à des zones à éboulements, et difficiles d'accès (en raison de la pente). Pour avoir la résistance nécessaire, ils doivent, s'ils ne peuvent se fonder dans de la roche saine, être suffisamment lourds et étendus pour réduire les efforts à l'interface avec le terrain. Ces ancrages sont donc coûteux, et représentent une part non négligeable du coût de l'ouvrage. On utilise fréquemment, dans le but de maintenir le coût de l'ouvrage à une valeur acceptable, la technique dite de pieu explosé, o l'on pratique dans le sol un forage circulaire de faible diamètre jusqu'à une profondeur correspondant à de la roche consistante, o l'on fait détonner une cartouche d'explosif pour former une chambre à la partie inférieure du forage, on introduit dans le forage une fiche d'acier conformée à son extrémité de façon appropriée pour un scellement, et on remplit de béton le forage. Par ailleurs, les haubans et tirants sollicitent les ancrages avec une composante tangentielle importante. Si la roche superficielle est meuble ou friable, les chocs résultant de l'impact de blocs dans la barrière finissent par donner du jeu latéral à l'ancrage; la répartition des efforts sur les différents points d'ancrage est modifiée, ce qui peut entraîner une détérioration précoce de l'ouvrage. Pour réduire le nombre de points d'ancrage nécessaires, tout en augmentant la sécurité de tenue des points d'ancrage, l'invention propose un poteau de support de barrière de protection, telle qu'une barrière d'arrêt de blocs dévalants, comportant un fût portant en pied sur le sol et maintenu érigé par des moyens d'attache reliés à des points d'ancrage fondés dans le sol, caractérisé en ce que le fût est fixé en pied sur une embase qui porte sur le sol au moins par sa périphérie, les moyens d'attache étant constitués d'une unique tige s'enfonçant sensiblement perpendiculairement dans le sol jusqu'à un scellement enterré formant point d'ancrage et traversant une zone centrale de l'embase pour solliciter celle-ci en appui sur le sol par l'intermédiaire de moyens élastiques précontraints suivant la direction de la tige. Il est manifeste que le nombre de points d'ancrage atteint son minimum. Mais de plus, tout effort tenant à renverser le poteau se traduit par un effort de traction sur la tige sensiblement perpendiculairement au sol. En outre, l'interposition des moyens élastiques précontraints écrête l'impulsion de traction, et réduit en conséquence l'amplitude du choc sur l'ancrage, lors d'un impact sur la barrière. De plus, si le sol sur lequel porte l'embase est meuble et se tasse à la suite d'impacts, ce tassement est compensé par la précontrainte. De même, si le béton dans la cavité d'un pieu explosé prenait un jeu dans cette cavité, ce jeu serait repris par les moyens élastiques précontraints. De préférence, la périphérie de l'embase s'inscrit dans une surface convexe à l'intérieur de laquelle est située la zone centrale traversée par la tige d'attache. On comprend que la surface convexe à l'intérieur de laquelle s'inscrit l'embase représente le polygone de sustentation de cette embase, et qu'un basculement du poteau et de l'embase ne peut se produire que suivant une tangente à cette surface. Aussi un couple de renversement appliqué au poteau est reporté sur un rayon allant du point o la tige d'attache traverse l'embase à une tangente à la surface convexe, et trouve son antagoniste dans le couple ayant comme bras le rayon précité, et comme force d'extrémité l'effort axial sur la tige d'attache qui sera d'autant plus faible que le bras est long. On conçoit que si la tige traversait l'embase en dehors de la surface convexe, la résistance au renversement serait nulle dans certaines directions. On observera qu'en toute rigueur, dès lors que la périphérie de l'embase porte sur toute son étendue sur le sol, la traversée de l'embase par la tige d'attache se trouve nécessairement à l'intérieur de la surface convexe dans laquelle s'inscrit l'embase, sinon le poteau serait renversé par la mise en précontrainte de la tige par les moyens élastiques. Mais si le passage de la tige d'attache était trop près de la périphérie de la surface convexe dans laquelle s'inscrit l'embase, il suffirait d'un léger tassement du sol (favorisé par la faible longueur du bras de couple, conduisant à des forces élevées) pour que la traversée de la tige se trouve en dehors de la surface convexe qui s'inscrit sur la partie de périphérie d'embase qui repose effectivement sur le sol. Le poteau risquerait alors de se renverser. L'embase peut être circulaire, ou être constituée d'au moins trois bras radiaux. On aura compris que le fût et l'embase doivent être liés rigidement. On peut disposer des goussets partant radialement de la région de pied du fût pour s'étendre vers la périphérie de l'embase, ou des haubans tendus entre la région de tête du fût et la périphérie de l'embase. Notamment lorsque le sol est meuble en surface, on peut interposer une semelle entre le sol et l'embase. La semelle répartit les efforts sur le sol, tandis que l'embase porte sur une surface rigide. Des caractéristiques secondaires, et des avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1A représente une coupe en élévation d'un poteau selon l'invention, prise suivant le plan IA-IA de la figure lB; la figure lB est une vue en plan du poteau de la figure 1A; la figure 2 est une coupe en élévation d'une variante de l'invention, o le fût est incliné par rapport à l'embase; la figure 3A est une coupe en élévation suivant les plans IIIA-IIIA de la figure 3B, d'une autre variante de l'invention; la figure 3B est une vue en plan de la variante de la figure 3A; la figure 4 représente en élévation un poteau semblable à celui des figures 1, avec une semelle interposée entre le sol et l'embase. Selon le mode de réalisation de l'invention choisi et représenté aux figures 1, un poteau 1 dans son ensemble est ancré sur le sol 2, pour supporter une barrière (non représentée) tendue sensiblement suivant une ligne de niveau pour arrêter des blocs de rochers ou pierres dévalant de l'amont, et protéger les régions d'aval. On observera que le sol 2 est représenté ici horizontal pour des raisons de commodités graphiques, mais qu'il est normalement en pente plus ou moins accusée. L'ancrage, unique et exécuté à l'emplacement du poteau 1, a été exécuté par la technique dite de pieu explosé; on a exécuté dans le sol 2, un forage cylindrique 3 sensiblement perpendiculaire à la surface du sol 2 suffisamment profond pour atteindre de la roche bien consistante. On a introduit dans le forage 3 une cartouche d'explosif convenablement dosée, que l'on a fait détonner au fond, en sorte d'obtenir une chambre 4, grossièrement sphérique. Puis on a introduit dans le forage 3 une tige d'attache 5, en acier à haute résistance, dont l'extrémité est conformée de façon appropriée à un scellement, et l'on remplit le forage 3 et la chambre 4 de béton. La tige d'attache 5 est filetée au moins à son extrémité 5a émergeant du sol, pour recevoir un écrou de blocage 14. Le poteau 1 comprend un fût 10, ici tubulaire, fixé à son extrémité de pied 10a à une embase 11, ici circulaire, et qui porte par sa périphérie lia sur le sol 2. La tige d'attache 5 traverse l'embase 11 dans sa région centrale llb, par un trou 12, dans l'axe du fût 10. Un ressort hélicoïdal 13 est enfilé sur la tige 5 pour porter sur la région centrale llb de l'embase 11, et un écrou 14 est engagé sur la tige 5 par l'extrémité 5a, et vissé jusqu'à mettre le ressort 13 en compression, et la tige 5 en traction, de façon que la périphérie l1a de l'embase 11 soit sollicitée en appui sur le sol 2. Le fût 10 est maintenu perpendiculaire à l'embase 11 par quatre goussets 15 qui partent radialement de la zone de pied 10a du fût 10, o ils sont soudés, pour s'étendre jusqu'à la périphérie lia de l'embase à laquelle ils sont soudés. Ainsi toute force qui sera appliquée au poteau 1 avec une composante transversale, et notamment les forces transmises à la zone de tête 10b du fût 10 par la barrière lors de l'impact de blocs de pierre provoquent un couple de renversement du poteau 1, auquel s'opposera un couple résistant avec un bras constitué par un rayon de l'embase 11 entre sa périphérie lla et sa zone centrale llb, les forces appliquées au bras étant constituées pour la région centrale llb, de la force de compression du ressort 13, et pour la périphérie 11a, de la réaction du sol 2. Si le couple est modéré, la force appliquée à la zone centrale llb étant inférieure à la force de précontrainte de la tige 5 due au ressort 13, le poteau restera immobile, sauf éventuellement une pénétration un peu supérieure de la périphérie lla dans le sol 2 dans la région sollicitée par le couple de renversement, et une diminution résultante de la précontrainte. Si le couple de renversement est plus élevé, il y aura soulèvement momentané de l'embase pivotant autour d'une tangente à sa périphérie dans une direction perpendiculaire à la force de renversement appliquée en tête 10b du fût, la zone centrale de l'embase sollicitant en compression au-delà de la valeur de précontrainte le ressort 13. Puis la détente du ressort 13 appliquera à nouveau l'embase sur le sol. On observera qu'en toute hypothèse, la sollicitation de la tige 5 sera axiale, et les contraintes d'ancrage seront reportées sur la paroi supérieure de la chambre 4, en roche relativement consistante, sans réaction latérale sur les parois de forage 3, en terrain moins consistant. Quand bien même la masse de béton emplissant la chambre 4 prendrait, après des chocs violents dans la barrière, un peu de jeu par rapport aux parois de cette chambre 4, cette masse resterait en appui contre la paroi supérieure de la chambre 4 en raison de la précontrainte. On conçoit que l'entretien de la barrière comporte une surveillance de la précontrainte avec un réglage éventuel. Le poteau 1' représenté à la figure 2 s'écarte de la structure du poteau précédent essentiellement en ce que le fût 20 est incliné par rapport à la perpendiculaire à l'embase 21, de façon que la région de tête 20b du fût puisse être, malgré la pente du sol 2 et sans préparation d'un appui d'embase, en surplomb par rapport à la région de pied 20a du côté de l'amont et permettre la suspension d'une barrière en filet lâche verticalement en avant du poteau 1' par rapport à la direction d'arrivée des blocs dévalants. Le fût 20 et l'embase 21 sont solidarisés par des goussets appropriés 25. On remarquera que le trou 22 pour le passage de la tige d'attache 5 et le pied 20a du fût 20 sont tous deux dans la zone centrale 21b de l'embase 21, mais décalés latéralement de façon que la tige 5 et le ressort 13 soient à l'extérieur du fût 20, et accessibles. Le poteau 1" représenté aux figures 3A et 3B présente la particularité que le fût 30 n'est pas fixé d'origine à l'embase 31, et que cette dernière est constituée de trois bras 31a, 31b et 31c rayonnant depuis un moyeu 31d en forme de douille dans laquelle peut s'engager le pied 30a du fût , et disposés à 120 les uns des autres. Après ancrage de l'embase 31 sur la tige d'attache 5 avec interposition du ressort 13 entre l'embase 31 et l'écrou 14, le pied 10a du fût 10 est engagé dans la douille de moyeu 31d, et trois haubans 35 sont tendus entre la région de tête 30b du fût 30 et l'extrémité périphérique des trois bras respectifs 31a, 31b, 31c. Cette disposition présente l'avantage de diviser le poids des fardeaux à apporter sur le site, et faciliter le montage des poteaux. En revanche, les haubans sont plus exposés que les goussets à des atteintes directes de blocs. Par ailleurs, la surface convexe qui s'inscrit sur la périphérie de l'embase, et dont les tangentes définissent les axes de pivotement en renversement de l'embase, est un triangle équilatéral. La résistance au renversement est donc différente suivant les directions d'effort de renversement. Il sera avantageux d'en tenir compte lors de l'installation de la barrière, soit pour limiter les efforts sur le fût, soit pour favoriser la résistance de la barrière à des emplacements déterminés, par exemple intermédiaires entre deux poteaux. Le poteau 1''' représenté à la figure 4 est semblable dans sa structure au poteau 1 représenté figure 1A. Toutefois l'embase 11 ne repose pas directement par sa périphérie lla sur le sol 2, mais porte sur une semelle 40, analogue à l'embase 11 sans fût ni goussets et de diamètre un peu supérieur à celui de l'embase 11. La semelle 40 est maintenue en appui sur le sol par un écrou 41 vissé sur la tige 5, et en outre par la poussée de l'embase 11 sollicitée par le ressort 13. Cette disposition convient particulièrement bien lorsque la consistance du sol 2 à proximité de sa surface manque de fermeté. La semelle 40 répartit les forces d'appui sur l'ensemble de la surface du sol qu'elle couvre et offre un bon appui à l'embase pour ses réactions au renversement. On appréciera que les poteaux selon l'invention sont de structure rustique, et qu'ils ne nécessitent qu'un minimum de points d'ancrage. Ils apparaissent de ce fait particulièrement adaptés à l'exécution de barrières économiques, dans des sites o les blocs dévalants possèdent une énergie cinétique limitée, soit en raison de leur masse, soit en raison de la pente. Ils seront donc souvent associés à des filets relativement légers, de type grillage en une ou deux nappes, notamment grillages à mailles hexagonales et double torsion. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits, mais en embrasse toutes les variantes d'exécution, dans le cadre des revendications. REVENDICATIONS 1. Poteau (1) de support de barrière de protection, telle qu'une barrière d'arrêt de blocs dévalants, comportant un fût (10, 20, 30) portant en pied sur le sol (2) et maintenu érigé par des moyens d'attache (5) reliés à des points d'ancrage (3, 4) fondés dans le sol (2), caractérisé en ce que le fût (10, 20, 30) est fixé en pied sur une embase (11, 21, 31) qui porte sur le sol (2) au moins par sa périphérie (11a), les moyens d'attache étant constitués d'une unique tige (5) s'enfonçant sensiblement perpendiculairement dans le sol (2) jusqu'à un scellement (4) enterré formant point d'ancrage et traversant une zone centrale de l'embase (11b, 21b, 31d) pour solliciter celle-ci en appui sur le sol par l'intermédiaire de moyens élastiques (13) précontraints suivant la direction de la tige (5). 2. Poteau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques sont constitués d'un ressort hélicoïdal (13) enfilé sur la tige au-dessus de l'embase (11, 21, 31) et maintenu en compression contre celle-ci par un écrou (14) vissé sur l'extrémité de la tige (5a). 3. Poteau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la périphérie de l'embase (11, 21, 31) s'inscrit dans une surface convexe à l'intérieur de laquelle est située la zone centrale (llb, 21b, 31d) traversée par la tige d'attache (5). 4. Poteau selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'embase (11, 21) est sensiblement circulaire. 5. Poteau selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'embase (31) est constituée d'au moins trois bras (31a, 31b, 31c) partant radialement de la zone centrale (31d) traversée par la tige d'attache (5). 6. Poteau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le fût (10, 20, 30) est relié à l'embase par des moyens de solidarisation (15, 25, 35). 7. Poteau selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation comprennent des goussets (15, 25) partant radialement du fût (10, 20) dans la région du pied (10a, 20a) vers la périphérie (11a) de l'embase. 8. Poteau selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation comprennent des haubans (35) disposés entre la région de tête (30b) du fût (30) et la périphérie de l'embase (31). 9. Poteau selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une semelle (40) interposée entre la périphérie de l'embase (11) et le sol (2).