Brevet FR2749900A1 — publié le 19971219

La présente invention a pour objet un procédé d'amortissement ou de reprise d'efforts soudains, importants, appliqués à une structure telle qu'une partie d'ouvrage de génie civil ou un dispositif amortisseur; l'invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. L'invention vise de façon particulière un procédé susceptible d'assurer de façon fiable et efficace un amortissement ou une reprise d'efforts soudains importants pour des applications telles par exemple que l'amortissement du choc d'un véhicule contre une barrière de sécurité, la solidarisation d'un tablier et d'une pile de pont lors d'un choc important, par exemple lors d'un séisme ou encore la reprise d'un effort inhabituel, tel par exemple que celui engendré par un train devant freiner en urgence sur un pont. Le procédé d'amortissement de l'invention se caractérise en ce qu on prévoit, solidaire de la structure à protéger, au moins une première lame très résistante mécaniquement, et solidaire de l'appui ou d'un autre élément de la structure sur lequel doivent être reportés les efforts, au moins une seconde lame très résistante mécaniquement, lesdites première et seconde lames portant à frottement de glissement l'une sur l'autre, et en ce qu'on prévoit un mécanisme pyrotechnique pour le déclenchement et commandé lors de l'apparition des efforts à reprendre ou amortir, lequel mécanisme applique en pression les unes contre les autres lesdites première et seconde lames qui agissent alors en dispositif amortisseur ou bloqueur. En l'absence de sollicitation particulière, les lames qui sont montées simplement à frottement de glissement l'une contre l'autre se déplacent librement, permettant par exemple les dilatations thermiques de la structure ou des rétreints du béton, et cela quelle que soit la température. En cas de sollicitation particulière, par exemple sous l'effet d'un choc, d'une vitesse de déplacement importante, etc., le mécanisme pyrotechnique se déclenche, appuyant les unes contre les autres les lames qui agissent alors comme un dispositif amortisseur ou bloqueur selon le coefficient de frottement choisi pour les lames et la pression d'application des lames les unes sur les autres. L'invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, le dispositif se caractérisant quant à lui en ce qu'il comprend, solidaire de la structure à protéger, au moins une première lame très résistante mécaniquement, et solidaire de l'appui ou d'un autre élément de la structure sur lequel doivent être reportés les efforts, au moins une seconde lame très résistante mécaniquement, lesdites première et seconde lames portant à frottement de glissement l'une sur l'autre, le dispositif comprenant en outre un mécanisme pyrotechnique dont le déclenchement est commandé lors de l'apparition des efforts à reprendre ou à amortir, lequel mécanisme applique alors en pression les unes contre les autres lesdites première et seconde lames qui agissent alors en dispositif amortisseur ou bloqueur comme indiqué ci-dessus. La mise à feu du mécanisme pyrotechnique peut être commandée par tout dispositif connu, tel par exemple qu'un dispositif de mesure d'un déplacement ou d'une vitesse lié à la structure. Cette commande en soi connue ne fait ainsi pas partie à proprement parler de l'invention, et ne sera pas davantage décrite. Bien entendu, cette commande peut être également une télécommande. L'invention et sa mise oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre de façon schématique un dispositif conforme à l'invention assurant l'amortissement ou le blocage entre deux pièces en cas de déclenchement du dispositif. - la figure 2 est une vue de dessus de la figure 1. - la figure 3 montre comme la figure 2 un dispositif quelque peu modifié. - les figures 4 et 5 montrent deux pièces, respectivement une première lame et une seconde lame entrant dans la composition du dispositif amortisseur de la figure 3. - la figure 6 montre en vue partielle une variante de réalisation du dispositif. - la figure 7 montre une application du dispositif de l'invention, par exemple à une barrière de sécurité d'autoroute, cette vue étant faite en coupe longitudinale, - la figure 8 est une vue de dessus de la figure 7 faite selon la flèche VIII de cette figure. - la figure 9 est une vue en coupe faite dans le plan de coupe DÇ de la figure 7. En se reportant tout d'abord aux figures 1 et 2, on a montré un dispositif conforme à l'invention destiné à assurer l'amortissement ou le blocage entre deux pièces référencées respectivement 1 et 2. Sur la pièce 1, on trouve un premier ancrage 3 et sur la pièce 2 un second ancrage 4. Le dispositif amortisseur/bloqueur comporte un jeu, dans l'exemple illustré, de deux premières lames 5-5' et de trois secondes lames 6-6'-6". Les lames 5-5' sont retenues sur l'ancrage 3 au moyen d'un pivot 7 qui traverse un trou 8 formé vers leur extrémité proche de cet ancrage. Les lames 6, 6', 6" sont quant à elles maintenues sur l'ancrage 4 au moyen de quatre pivots 9 situés à leurs extrémités aux quatre angles des lames 6-6'-6" de forme sensiblement rectangulaire. Les pivots 9 sont solidaires de l'ancrage 4. Dans l'exemple illustré, on voit que les lames 5-5' qui sont de forme rectangulaire allongée passent à l'intérieur des pivots 9 qui forment organes de guidage pour ces lames. Au niveau des lames 6, 6', 6" et de l'ancrage 4 est formé un boîtier qui enferme et protège cet empilage et à la partie supérieure duquel se trouve un mécanisme pyrotechnique tel qu'une cartouche 10 qui lorsqu'elle est mise à feu dégagera des gaz dans une chambre 11, à l'intérieur du boîtier 12, fermée de façon étanche par une plaque relativement mince 19 qui protège l'empilage, cette pression des gaz déformant la plaque 19 assurant l'application sous la pression souhaitée des lames 5 et 6 (5', 6', 6") les unes sur les autres. Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 3, on a figuré que la lame 15 comportait à ses deux extrémités des trous 18 pour son ancrage sur deux pivots 17 solidaires de deux ancrages 13 par exemple sur la pièce 1, cette disposition permettant d'éviter le flambage des lames 15 qui travailleront toujours ainsi en traction, et qui, si elles doivent évidemment présenter la résistance mécanique suffisante pour encaisser l'effort prévu, pourront cependant dans ce cas être, par exemple, souples et non rigides. Au niveau de l'empilage des pièces 6, il n!y a par contre pas de modification. Les figures 4 et 5 permettent de voir plus précisément la configuration des lames 15 et 6 respectivement. La figure 6 montre un mode de réalisation qui diffère seulement des modes de réalisation précédents en ce que quatre jeux de premières lames 25, 25', 25", 25"' ont été prévus ainsi que quatre jeux de secondes lames 6, 6', 6" ,6"' montés en empilage à l'intérieur d'un boîtier 22 qui comporte à sa partie supérieure trois mécanismes pyrotechniques 10, 10', 10". On notera que dans la réalisation de la figure 6, la dernière lame 25"' de l'empilage porte sur le fond 26 du boîtier 22, lequel fond joue ainsi en quelque sorte le rôle d'une dernière lame 6 de l'empilage. La multiplication des dispositifs pyrotechniques permet, à volonté, soit de multiplier des actions simultanées de mise à feu si l'on désire accroître la sécurité de fonctionnement du dispositif; soit ces mécanismes pourront être temporisés et mis successivement en action, de façon à permettre la répétition du bon fonctionnement du système même après un premier ou un deuxième déclenchement. Aux figures 7 et 9 on a montré une application du dispositif à une barrière de sécurité. Dans l'exemple indiqué à ces figures, on a supposé qu'on utilisait un dispositif du type illustré à la figure 1 dans lesquels l'ancrage du premier jeu de lames 5-5' se faisait à une seule extrémité sur un ancrage 13 par l'intermédiaire d'un pivot 7. Les lames 6 du second jeu d'empilage sont ancrées par les pivots 9 solidaires du second élément 2 de la barrière de sécurité. Comme on le voit plus clairement à la figure 9, les éléments 1 et 2 ont une forme usuelle de profilé en U, et la structure est ainsi montée, qu'en cas de choc contre la barrière, les lames 5, 5' travailleront en traction ne risquant donc pas de flambage. Lors d'une mise à feu du dispositif pyrotechnique 10, la chambre 11 à l'intérieur du boîtier 12, est mise sous pression ce qui assure par l'intermédiaire de la plaque mince déformable 19 l'application les unes contre les autres des lames de l'empilage des lames 5-5' et 6-6'-6" assurant la fonction de blocage ou amortissement souhaitée. On donnera ci-après un exemple de dimensionnement du dispositif. Si l'on veut par exemple que le dispositif soit susceptible d'amortir un effort de 300.000 Newton sur une course de plus ou moins 200mm, on pourra utiliser un système pyrotechnique dégageant une pression de 50 bars en utilisant cinq barres d'acier d'épaisseur de 3mm, de largeur 80mm, le jeu total au montage étant de l'ordre de lmm. Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus. Par exemple bien qu'on ait décrit l'utilisation de lames plates rectangulaires, 017 pourrait également considérer des lames cylindriques fendues longitudinalement pénétrant les unes dans les autres à la manière d'un piston dans un cylindre et qui sous l'effet d'un mécanisme pyrotechnique agissant à l'intérieur viendraient assurer un blocage ou un amortissement plus ou moins important selon les paramètres choisis de la construction. On peut également faire commander par le dispositif la mise en application immédiate d'un système précontraint, par exemple un ressort d'application des lames dont l'action est libérée par le mécanisme pyrotechnique. La pression dégagée par le mécanisme pyrotechnique pourrait agir par l'intermédiaire d'une pression hydraulique libérée par le mécanisme pyrotechnique. En d'autres termes, le dispositif à mécanisme pyrotechnique de l'invention peut être à action directe ou indirecte. On notera en outre que le dispositif de l'invention peut être caréné pour le protéger du milieu extérieur environnant. REVENDICATIONS 1. Procédé d'amortissement ou de reprise d'efforts soudains, importants, appliqués à une structure telle qu'une partie d'ouvrage de génie civil ou un dispositif amortisseur, caractérisé en ce qu'on prévoit, solidaire de la structure (1) au moins une première lame très résistante mécaniquement (5, 15, 25), et solidaire de l'appui ou d'un autre élément de la structure (2) sur lequel doivent être reportés les efforts, au moins une seconde lame très résistante mécaniquement (6), lesdites première et seconde lames portant à frottement de glissement l'une contre l'autre, et en ce qu'on prévoit un mécanisme pyrotechnique (10) dont le déclenchement est commandé lors de l'apparition des efforts à reprendre ou à amortir, lequel mécanisme applique en pression les unes contre les autres lesdites première et seconde lames qui agissent alors en dispositif amortisseur ou bloqueur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prévoit plusieurs mécanismes pyrotechniques précités pouvant agir parallèlement et/ou en succession. 3. Procédé selon la révendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif amortisseur est à action commandée directement ou indirectement. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte, solidaire de la structure (1), au moins une première lame très résistante mécaniquement (5, 15, 25) et solidaire de l'appui ou d'un autre élément de la structure (2) sur lequel doivent être reportés les efforts, au moins une seconde lame très résistante mécaniquement (6), lesdites première et seconde lames portant à frottement de glissement l'une sur l'autre, ainsi qu'un mécanisme pyrotechnique (10) dont le déclenchement est commandé lors de l'apparition des efforts à reprendre ou à amortir, lequel mécanisme applique en pression les unes contre les autres lesdites première et seconde lames qui agissent alors en dispositif amortisseur ou bloqueur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un empilage de plusieurs dites premières et secondes lames. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que les lames sont montées dans un boîtier (12) dans lequel elles sont pressées les unes contre les autres au moment de la mise à feu du mécanisme pyrotechnique (10) par l'intermédiaire d'une plaque de fermeture déformable (19) d'une chambre (11) de ce mécanisme. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'empilage des premières lames (5, 15, 25) traverse de part en part l'empilage des secondes lames (6), lesdites premières lames étant ancrées par au moins une première pièce d'ancrage (3,13) à la structure (1) ou à l'appui ou élément de report des efforts, lesdites secondes lames (6) étant ancrées par au moins une deuxième pièce d'ancrage 4 respectivement à l'appui ou élément de report (2) des efforts ou à la structure. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites premières lames (15) sont ancrées à chacune de leurs extrémités opposées sur une première pièce d'ancrage précitée (13). 9. Dispositif selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites lames étant des lames plates de forme générale sensiblement rectangulaire, lesdites secondes lames (6) sont bloquées sur ladite seconde pièce d'ancrage (2) à leurs deux extrémités en leurs quatre angles par des pivots (9), lesdites premières lames passant à l'intérieur desdits pivots (9) formant organes de guidage. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs mécanismes pyrotechniques (10) pouvant agir parallèlement et/ou en succession, directement ou indirectement.