Brevet FR2763347A1 — publié le 19981120

La présente invention concerne un dispositif de transmission et de répartition de la vibration et des contraintes exercées par un vibrateur sur des objets tels que des pieux, des tubes ou des palplanches en vue de leur enfoncement. On sait que les vibrateurs couramment utilisés dans ce genre d'applications sont des engins massifs comprenant au moins un couple de masselottes rotatives excentrées, entamées en rotation en sens inverse, à une même vitesse, par une motorisation. Grâce à ces dispositions, les forces centrifuges engendrées par la rotation des masselottes s'additionnent dans une direction définissant un axe de travail. Elles se compensent dans les autres directions pour venir s'annuler dans une direction perpendiculaire à l'axe de travail. Habituellement, le vibrateur se trouve suspendu à l'extrémité du câble d'une grue ou analogue, par l'intermédiaire d'un dispositif (étrier de suspension) autorisant un déplacement vertical du vibrateur. La transmission et la répartition des contraintes entre le vibrateur et l'objet que l'on désire foncer sont généralement assurées par un caisson de transmission et de répartition réalisé en tôle d'acier mécanosoudée qui vient se fixer d'un côté, par exemple, par boulonnage sur la face inférieure du vibrateur (usuellement une semelle de fixation) et qui porte de l'autre côté un dispositif de fixation adaptable aux dimensions de l'objet à foncer. Dans le cas où il s'agit de pieux tubulaires, ce dispositif comprend un dispositif multiplex, par exemple un dispositif "quadriplex", formé de quatre tronçons de rails ou Tés boulonnés sur les caissons et une pince hydraulique montée coulissante avec possibilité de blocage sur chacun des tronçons ou Tés. Il s'avère qu'en raison des contraintes intenses auxquelles il se trouve soumis, le caisson de transmission et de répartition tend à se détériorer rapidement et doit être rechargé ou remplacé fréquemment. Un examen détaillé des caissons usagés montre que les détériorations qui se concrétisent par des fissurations situées le long des soudures et à la base des portions dépassantes de la semelle du vibrofonçeur sont dues à la fois à la qualité des soudures du caisson et aux hétérogénéités dans le comportement mécanique du caisson au niveau des soudures. Or, ces hétérogénéités sont particulièrement significatives du fait de la répartition des flexions alternées à la fréquence des vibrations engendrées par le vibrateur. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose à cet effet un dispositif de transmission et de répartition de la vibration et des contraintes faisant intervenir, d'une part, une plaque de support et, d'autre part, au moins un rail profilé de section en forme de I boulonné sur la plaque support et sur lequel peut coulisser et se fixer directement en position au moins une pince hydraulique, l'assemblage de la plaque de support sur la semelle du vibrateur s'effectuant également par boulonnage. Dans le cas où l'on peut se limiter à deux points de serrage, le rail pourra être rectiligne et porter deux pinces hydrauliques. Par contre, dans le cas où l'objet à foncer présente une forme tubulaire et requiert plus de deux points de serrage, le dispositif de transmission et de répartition des vibrations et des contraintes pourra comprendre au moins un croisillon réalisé à l'aide de rails profilés de section en forme de I, et assemblé par boulonnage sur la plaque de support, chacune des branches de ce croisillon portant une pince hydraulique. On pourra très bien envisager six tronçons de rails avec une pince chacun lorsque l'importance de la force à transmettre le nécessitera. Le dispositif selon l'invention n'exige donc pas de soudure (seules les branches du croisillon pouvant être soudées entre elles au niveau de leur croisement). Par ailleurs, l'invention tire avantageusement partie de la structure en I aussi bien en ce qui concerne la transmission des efforts que le comportement à la flexion. De même, on obtient une excellente adaptation des déformations élastiques du croisillon à celles de la plaque de support et de la semelle de fixation du vibrateur. La durée de vie du dispositif se trouve donc considérablement rallongée. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels Les figures 1 et 2 sont des vues de face et de côté d'un vibrateur équipé d'un dispositif de transmission et de répartition selon l'invention; Les figures 3 et 4 sont respectivement des vues de dessous (figure 3) et de côté (figure 4) du dispositif de transmission et de répartition du vibrateur représenté figures 1 et 2 La figure 5 est une vue partielle à plus grande échelle du vibrateur représenté figure 1, cette vue permettant de mieux préciser l'emplacement des vis de fixation des tronçons de rail sur la plaque support; Les figures 6 et 7 sont des coupes axiale (figure 6) et transversale (figure 7) à plus grande échelle d'une pince hydraulique La figure 8 est une vue de dessous d'un dispositif de transmission et de répartition équipé de six tronçons de rails. Dans ces exemples, le vibrateur 1 se compose d'un boîtier 2 sensiblement parallélépipédique à l'intérieur duquel sont montés rotatifs trois trains de masselottes M1 à M4, M'1 à M'4, M" à M"4 comprenant chacun quatre ensembles masselottes/pignon qui engrènent les uns avec les autres. L'entraînement en rotation de ces trains de masselottes est assuré à l'aide d'au moins un moteur hydraulique (ici quatre moteurs hydrauliques, dont deux MHI, MH2 sont visibles). Le portage du vibrateur par un engin de levage tel qu'une grue s'effectue par l'intermédiaire d'un étrier de suspension 3 équipé de moyens d'amortissement des vibrations, cet ensemble étant monté sur la partie supérieure du vibrateur 1. Comme précédemment mentionné, la transmission et la répartition des vibrations engendrées par le vibrateur sur les objets à foncer (pieux, palplanches) sont assurées par un dispositif de répartition de la vibration et des contraintes 4 venant se fixer par boulonnage sur une semelle 5 constitutive de la face inférieure du vibrateur 1. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 3, ce dispositif 4 fait intervenir une plaque de support 6 sur laquelle vient se fixer par boulonnage un croisillon 7 dont chacune des branches B1 à B4 consiste en un rail profilé R de section en forme de I. Le boulonnage du croisillon 7 sur la plaque support 6 s'effectue grâce à des boulons passant par une pluralité de perçages traversants P qui débouchent respectivement au niveau des ailes transversales 8 de part et d'autre de l'âme verticale du T. Cette fixation est en outre complétée, dans chaque extrémité de tronçon de rail R par une série de boulons (ici 5) passant au travers de la plaque de support 6 et qui viennent se visser dans des perçages taraudés respectifs P' réalisés dans l'aile transversale 8, ces perçages étant axés dans le plan médian longitudinal de symétrie du tronçon de rail R. Ces boulonnages permettent d'effectuer un serrage efficace des ailes transversales 8 des rails R (de préférence plus larges que les ailes transversales 9) sur la plaque de support 6 tout en respectant une bonne symétrie mécanique. Grâce à ces dispositions, on utilise au mieux les propriétés mécaniques des structures en I tant en ce qui concerne la flexion que la transmission des efforts (vibrations) entre la plaque de support 6 et des pinces hydrauliques PH montées coulissantes sur les rails au niveau des ailes transversales 9. Dans l'exemple illustré sur les figures 6 et 7, les pinces PH se composent chacune d'un corps massif comportant d'un côté une gorge profilée G de section en forme de T sensiblement complémentaire de celle de la partie inférieure d'un rail R (âme A + aile transversale 9) sur lequel elle peut venir s engager et coulisser. La partie inférieure du corps présente dans un plan perpendiculaire à la gorge profilée G une forme de section sensiblement en U présentant des ailes A1, A2 relativement épaisses qui constituent les mâchoires de la pince. Ces ailes A1, A2 délimitent une cavité C dans laquelle vient s'engager le bord de l'objet à foncer, par exemple le bord du tube constituant un pieux. Sur la paroi intérieure de l'aile Al est boulonné un patin 1 1 dont la face externe est striée de manière à posséder une bonne rugosité. L'aile A2 comprend, quant à elle, un alésage transversal 12 (perpendiculaire à l'axe de la cavité de la forme en U) qui débouche dans sa paroi intérieure, au droit du patin. Cet alésage 12 constitue le cylindre d'un vérin dont le piston 13 peut pénétrer dans la cavité C sous l'effet de la pression exercée par un fluide hydraulique, pour venir serrer le bord supérieur de la pièce à foncer. Le blocage axial de la pince PH sur le rail profilé R est assuré par cinq petits vérins hydrauliques V1 à V5 axés verticalement, disposés dans un logement L du corps débouchant dans la paroi inférieure (horizontale) de la gorge G. Ces vérins V1 à V5 agissent sur une semelle S mobile guidée par les bords supérieurs du logement L et qui, sous l'effet de la pression exercée prennent appui sur la face inférieure du rail R en effectuant un blocage axial de la pince PH sur ce dernier. Ces dispositions permettent d'adapter très aisément le vibrateur à des objets de formes et de dimensions différentes. L'engagement de la pince sur ces objets est en outre facilité grâce à un évasement E de la cavité prolongé par des déflecteurs D qui s'étendent obliquement par rapport à la verticale. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode d'exécution précédemment décrit. En effet, le dispositif de transmission et de répartition des efforts pourrait comprendre un nombre plus élevé de tronçons de rail. Ainsi, ce dispositif (multiplex) pourrait comprendre six tronçons de rails T1 à T6 disposés en étoile comme représenté sur la figure 8. Dans cet exemple, les tronçons de rail T1 à T6 sont disposés selon deux ensembles diamétralement opposés de trois tronçons T1 à T3 et T4 à T6, orientés à 450 I'un de l'autre. Les pinces hydrauliques PHl à PH3 portées par l'ensemble de tronçons de rail T1 à T3 sont disposées de manière à serrer une pièce cylindrique de diamètre maximum tandis que des pinces P à PH6 portées par l'ensemble de tronçons T4 à T6 sont disposées de manière à serrer une pièce de diamètre minimum. Revendications 1. Dispositif de transmission et de répartition des vibrations et des contraintes exercées par un vibrateur sur des objets à foncer, caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, une plaque de support (6) et, d'autre part, au moins un rail profilé (R) de section en forme de I boulonné sur la plaque support (6) et sur lequel peut coulisser et se fixer en position au moins une pince hydraulique (PH), l'assemblage de la plaque de support (6) sur le vibrateur (1) s'effectuant également par boulonnage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un croisillon (7) réalisé à l'aide de tronçons de rails profilés de section en forme de I, et assemblé par boulonnage sur la plaque de support (6), chacune des branches (B1 à B4) de ce croisillon portant une pince hydraulique (PH). 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boulonnage de chaque tronçon de rail (R) sur la plaque de support (6) s'effectue grâce à des boulons passant par une pluralité de perçages traversants (P) qui débouchent respectivement au niveau de l'une des ailes transversales (8, 9) du rail (R) de part et d'autre de l'âme dudit rail (R). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aile transversale (8) du rail (R) prenant appui sur la plaque de support (6) est plus large que l'autre aile transversale (9). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fixation de chaque tronçons de rail (R) sur la plaque de support (6) est complétée par une série de boulons passant au travers de la plaque support (6) et qui viennent se visser dans des perçages taraudés respectifs (P') réalisés dans l'aile transversale (8) du tronçon de rail (R), ces perçages étant axés dans le plan médian longitudinal de symétrie du tronçon de rail (R). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les susdits perçages taraudés sont disposés à une extrémité du tronçon de rail (R). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit croisillon comprend au moins quatre tronçons de rail (R). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les susdites pinces (PH) se composent d'un corps massif présentant d'un côté une gorge profilée (G) de section en forme de T et, de l'autre côté, une forme en U à ailes épaisses qui délimitent une cavité (C) dans laquelle vient s'engager le bord de l'objet à foncer, l'une de ces deux ailes comprenant un alésage transversal constituant le cylindre (12) d'un vérin dont le piston (13) peut pénétrer dans ladite cavité (C) pour pouvoir serrer ledit bord. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le blocage axial de la pince (PH) sur le rail (R) est assuré par des vérins hydrauliques (V1 à V5) axés verticalement, qui agissent sur une semelle (S) prenant appui sur la face inférieure du rail (R).