Brevet FR2945300A1 — publié le 20101112

L'invention concerne le domaine des dispositions pour interdire ou limiter la circulation et a plus particulièrement pour objet une barrière. Un véhicule en mouvement comporte une énergie cinétique qui est fonction de sa masse et de sa vitesse. Lors de l'impact d'un véhicule en mouvement contre une barrière, son énergie cinétique est transformée principalement en chaleur et en une déformation du véhicule et de la barrière. Pour chaque type de barrière, on peut déterminer sa capacité à arrêter un véhicule c'est-à-dire l'énergie cinétique maximale d'un véhicule au-delà de laquelle la barrière ne permet plus d'arrêter ce véhicule. Ainsi, le brevet US4844653 décrit une barrière mettant en oeuvre deux bornes destinées à être déposés de part et d'autre d'une route, un plot cylindrique vertical étant solidarisé à l'une d'entre-elles. Cette barrière comporte un profilé métallique tubulaire constitué de deux éléments télescopiques et comportant une première extrémité en forme de U apte à pivoter autour d'un premier et d'un second axes colinéaires et solidaires de la première borne et une seconde extrémité à laquelle est fixée une pièce tubulaire évasée. A l'intérieur de ce profilé est positionné un câble formant un U et dépassant au niveau de ladite seconde extrémité pour former une boucle et dont chacune de ses extrémités est solidaire d'un fourreau serti apte à pivoter autour d'un troisième axe colinéaire auxdits premier et second axe et solidaire de ladite première borne. La seconde borne comporte le plot cylindrique vertical d'un diamètre sensiblement égal à celui de la boucle formée par le câble et autour duquel la boucle est passée lorsque la barrière est en position fermée. Des moyens de verrouillage de la seconde extrémité évasée du tube profilé sont solidaires de cette seconde borne. Une telle barrière permet d'arrêter soit un véhicule de 4.5 t roulant à 43 km/h, soit un véhicule de 2.7 t roulant à 55 km/h ce qui correspond dans les deux cas à une énergie cinétique de 3.2 MJ. Ce brevet décrit en outre un second exemple de réalisation dans lequel les extrémités du câble sont solidarisée par un fourreau serti, le câble formant ainsi une première boucle et chacune des extrémités de cette première boucle forme elle-même une autre boucle, l'une étant disposée verticalement et . l'autre horizontalement. Une telle barrière est mobile horizontalement ce qui présente l'inconvénient de ne pouvoir arrêter un véhicule que dans une seule direction. En outre, dans chacun de ces exemples de réalisation, le profilé métallique ne participe pratiquement pas dans la résistance de la barrière. Le but de l'invention est de proposer une barrière pour véhicule apte à arrêter des véhicules ayant une énergie cinétique beaucoup plus importante que 3,2MJ et pouvant être utilisée quel que soit le sens de circulation des véhicules. La solution apportée est une barrière comportant d'une part un profilé tubulaire monobloc comportant une première partie tubulaire rectiligne et une seconde partie tubulaire en forme de boucle à l'une de ses extrémités et une troisième partie tubulaire en forme de boucle à son autre extrémité, et, d'autre part, au moins un câble disposé dans les première, seconde et troisième parties tubulaires et comportant une première partie rectiligne et une première boucle épissée à l'une de ses extrémités et une seconde boucle épissée à l'autre extrémité, la première partie du câble, la première boucle épissée et la seconde boucle épissée étant respectivement disposées à l'intérieur des première, seconde et troisième parties du profilé, et la première et la seconde boucle étant disposées dans un même plan P. Selon une seconde caractéristique permettant de renforcer la solidité de la barrière, au moins deux câbles distincts comportant chacun une partie rectiligne et un oeil épissé à chacune de ses extrémités, ces câbles étant insérés dans la partie tubulaires du profilé et ayant, préférablement, des résistances à la traction différentes et/ou une longueur différente, afin de tendre et rompre l'un des câbles - une partie de l'énergie cinétique initiale du véhicule étant ainsi absorbée- le deuxième câble, intègre, ayant pour objectif de résister et d'arrêter le véhicule.. Selon une caractéristique additionnelle, la barrière comporte deux bornes cylindrique d'axe Y aptes à être ancrées dans un massif de fondation en béton armé et, d'une part, chacune des boucles des seconde et troisième parties du profilé à un diamètre interne D supérieur à celui des bornes et, d'autre part, chacune de ces dernières comporte des moyens de maintien du profilé sur la borne de sorte que le plan P dans lequel se trouve les boucles soit perpendiculaire à l'axe Y des bornes. Ainsi, le profilé et le câble entourent directement les bornes support ce qui permet d'utiliser des câble de gros diamètre et donc de maximiser la résistance de la barrière. Selon une caractéristique particulière les moyens de maintien sont constitués par une collerette. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront dans la description de modes particuliers de réalisation de l'invention au regard des figures annexées parmi lesquelles : la figure 1 montre une vue de dessus d'une barrière selon un premier exemple de réalisation de l'invention, la figure 2 présente une coupe selon l'axe AA' de la figure 1 la figure 3 montre une coupe selon l'axe BB' de la figure 2. - La figure 4 présente les bornes utilisées dans le cadre de la figure 1. - la figure 5 montre une barrière selon un mode de réalisation particulier de l'invention, comprenant l'ensemble des éléments nécessaires à sa manipulation. - la figure 6 montre une vue éclatée présentant les différentes pièces constituant la barrière telle que représentée en figure 5. Les figures 7a, 7b, 8a, 8b, 9a et 9b présentent des schémas des résultats de simulations numériques de l'évolution d'un véhicule et d'une barrière selon l'invention lors d'un choc ont été réalisées en fonction de la structure du véhicule, de sa masse et de sa vitesse. La figure 1 montre une vue de dessus d'une barrière selon un premier exemple de réalisation de l'invention. Cette barrière 1 comporte deux bornes 2,3 et un profilé monobloc 4 comportant une première partie tubulaire rectiligne 5 et une seconde partie tubulaire 6 en forme de boucle à sa première extrémité 7 et une troisième partie tubulaire 8 en forme de boucle à sa seconde extrémité 9. Comme montré sur la figure 2 qui représente une coupe du profilé selon l'axe AA', ce dernier comporte, dans sa première partie rectiligne 5, une section tubulaire de forme rectangulaire et un câble 10 est inséré dans la partie creuse 11 du profilé, donc à l'intérieur du profilé. Les seconde et troisième parties tubulaires 6 du profilé 4 ont une section carrée. La figure 3 montre une coupe selon l'axe BB' de la figure 2 permettant ainsi de montrer le câble 10 qui comporte une première partie rectiligne 12 possédant une première boucle épissée 13 à sa première extrémité 14 et une seconde boucle épissée 15 à sa seconde extrémité 16, la première partie 12 du câble, la première boucle épissée 13 et la seconde boucle épissée 15 étant respectivement disposées à l'intérieur des première, seconde et troisième parties du profilé, respectivement et la première et la seconde boucle, respectivement 13 et 15, étant disposées dans un même plan P. La figure 4 montre un schéma d'une borne 2 utilisée dans le cadre de l'exemple de réalisation de la figure 1. Cette borne 2 comporte un élément tubulaire en acier 20 d'axe Y vertical et comportant dans sa partie supérieure une collerette 21 et deux alésages diamétralement opposés 22 entre lesquels un tube creux 44 (voir figure 6) est soudé, ces alésages étant disposés entre la collerette 21 et l'extrémité 23 de l'élément tubulaire 20. Cet élément tubulaire 20 comporte une partie basse 24 délimitée par l'extrémité inférieure 25 de l'élément tubulaire 20 et la limite matérialisée par des pointillés 26, cette partie basse étant destinée à être ancrée dans un massif de fondation en béton armé. Les alésages 22 et le tube creux 44 sont aptes à supporter un axe 27 apte à maintenir la seconde partie 6 du profilé 4 entre lui et la collerette 21 lorsque le profilé 4 est disposé sur les bornes comme montré sur la figure 1. Dans cet exemple de réalisation, le diamètre de l'élément tubulaire est d'environ 0,4m, tandis que la hauteur de la partie immergée dans les fondations est d'environ 0,6m et la partie située entre la limite 26 et la collerette 21 est d'environ 0,7m. La partie de l'élément tubulaire située au dessus de la collerette 21 a une hauteur d'environ 0,3m. La figure 5 montre une barrière constituée de l'ensemble des éléments nécessaires pour faciliter sa manipulation. La figure 6 présente une vue éclatée, permettant de distinguer l'ensemble des éléments constituant la barrière de la figure 5. Cette barrière comporte deux bornes métalliques 42, 43 et un profilé 30. Ces bornes 42, 43 sont similaires à celle de la figure 4. Entre les deux alésages diamétralement opposés 22 le tube creux 44 est soudé. Ce tube est destiné à recevoir un axe 27 qui a pour fonction d'empêcher que les boucles 32 et 34 ne se libèrent des tubes au cours d'une interaction entre un véhicule et la barrière. Afin d'éviter une ovalisation des bornes au cours du choc, celles ci seront remplies de béton. Le profilé 30 comporte une première partie tubulaire rectiligne 31 possédant d'une part une seconde partie tubulaire 32 en forme de boucle à sa première extrémité 33 et, d'autre part, une troisième partie tubulaire 34 à sa seconde extrémité 35, cette troisième partie étant en forme de boucle mais dont l'extrémité opposée à celle reliée à la première partie 31 comporte un premier prolongement parallélépipédique 36 sur les côtés duquel sont fixées des bandes métalliques 37 se prolongeant selon une direction opposée à celle de ladite première partie 31 et auxquelles est fixé un contrepoids 38 apte à faciliter le basculement du profilé lors de sa manipulation par exemple lors du passage d'un convoi autorisé. Le profilé 30 renferme, dans cet exemple de réalisation, deux câbles similaires à celui de la figure 3, superposés et ayant des résistances à la traction différentes. La figure 5 montre la barrière en position fonctionnelle c'est-à-dire apte à arrêter un véhicule. Pour laisser passer un véhicule autorisé, il suffit de retirer les axes de verrouillage 27 puis d'exercer une pression suffisante sur le contrepoids 38 pour dégager la seconde partie 32 du profilé de la borne 42 puis de faire pivoter le profilé 30 autour de la borne 43 d'un angle d'environ 7t/2 Radians. Le repositionnement du profilé en position fonctionnelle s'effectue en le faisant pivoter du même angle mais de sens contraire de façon à ce que la seconde partie 32 du profilé se retrouve au dessus de la borne 42 puis à supprimer ladite pression afin que cette seconde partie s'engage sur la borne 42. Les axes de verrouillage 27 sont ensuite positionnés sur les bornes 42 et 43. La figure 6 montre principalement les différentes pièces permettant la mise en rotation de la partie mobile autour de deux axes de rotation. Une virole 45 ceinture la partie supérieure de la borne 43 et prend appui sur la collerette 21. Elle permet la rotation de rr/2 radians autour de l'axe vertical nécessaire à l'effacement de la barrière pour le passage d'un véhicule. Deux axes de rotation 46 horizontaux et colinéaires sont soudés sur la face externe de la virole 45 et selon son diamètre. Chacune des bandes métalliques dispose, à leur embase et au niveau de la boucle 34, excroissance 47 formant la partie femelle d'une articulation , dont la partie mâle est constituée par lesdits axes de rotation horizontaux et colinéaires 46. La partie mobile de la barrière peut pivoter de quelques degrés autour de cet axe afin de dégager la boucle 32 de la borne 42 avant d'effectuer la rotation de rr/2 radians. Des simulations numériques de l'évolution d'un véhicule et d'une barrière selon l'invention lors d'un choc ont été réalisées en fonction de la structure du véhicule, de sa masse et de sa vitesse. La barrière prise en compte dans le cadre des figures 7a et 7b est celle des figures 1 à 3 mais avec deux câbles 10 à l'intérieur du profilé 4 et des bornes conformes à celle de la figure 5. La masse de la partie mobile de la barrière (profilé et câbles) est de 170 kg, à savoir 100 kg pour le profilé rigide, 50 kg pour l'un des câbles et 20 kg pour l'autre. La barrière prise en compte dans le cadre des figures 8a, 8b, 9a, 9b est celle des figures 1 à 3 avec un seul câble à l'intérieur du profilé mais avec des bornes conformes à celle de la figure 5. La masse de la partie mobile de la barrière (profilé et câble) est de 110 kg, à savoir 75 kg pour le profilé rigide et 35 kg pour le câble. Les figures 7a et 7b montrent l'état après impact, d'une part, d'un camion 60 de 8 tonnes qui était animé d'une vitesse de 80 km/h et, d'autre part, de la barrière. La figure 7a montre qu'à la fin de l'impact, le camion est arrêté. Sa partie avant est détruite : le train avant est détruit, le châssis est plié et l'habitacle est complètement écrasé. Le groupe motopropulseur est également posé sur le sol. Comme montré sur la figure 7b, l'état de la barrière en fin d'impact est bon. Le profilé rigide, conçu pour reprendre les premiers efforts appliqués par le véhicule, est rompu au niveau des extrémités de sa partie rectiligne qui est scindée en plusieurs parties. L'un des câbles est rompu rapidement après avoir absorbé un peu d'énergie cinétique. L'autre câble n'est pas rompu et permet l'arrêt du camion. Les bornes 42, 43 -fléchissent peu au cours du crash et reprennent ensuite leur forme initiale. Les figures 8a et 8b montrent l'état après impact, d'une part, d'un pick-up 61 de 1,5 tonnes qui était animé d'une vitesse de 100 km/h et, d'autre part, de la barrière à un seul câble. 10 La figure 8a montre qu'à la fin de l'impact, le pick-up est arrêté. Sa partie avant est très endommagée, notamment le train avant et le châssis, ainsi que le compartiment moteur enfoncé. La chaîne de transmission, soumise au cours du crash à un phénomène de flambement, est posée sur le sol. La figure 8b montre que l'état de la barrière en fin de simulation est très bon. 15 Le profilé rigide, conçu pour encaisser les premiers efforts appliqués par le pick-up est rompu au niveau des extrémités de sa partie rectiligne. Le câble 10 plastifie mais ne rompt pas, permettant ainsi l'arrêt du véhicule. Les bornes 42, 43 fléchissent peu au cours du crash et reprennent ensuite leur forme initiale. 20 Les figures 9a et 9b montrent l'état après impact, d'une part, d'un camion 62 de 8 tonnes qui était animé d'une vitesse de 40 km/h et, d'autre part, de la barrière à un seul câble. La figure 9a montre qu'à la fin de l'impact, le camion est arrêté. Sa partie avant 25 n'est visuellement que peu endommagée, mais le train avant a reculé de quelques dizaines de centimètres sous l'habitacle et le châssis est tordu au niveau de la jonction habitacle-benne. La chaîne de transmission a subi une flexion et est endommagée. La figure 9b montre que l'état de la barrière en fin de simulation est très bon. 30 Le profilé rigide, conçu pour reprendre les premiers efforts appliqués par le véhicule est rompu au niveau des extrémités de sa partie rectiligne. Le câble 10 plastifie mais ne rompt pas et permet ainsi l'arrêt du véhicule. Les poteaux fléchissent peu au cours du crash et reprennent ensuite leur forme initiale. Bien évidemment, de nombreuses modifications peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, un élément tubulaire complémentaire ou un roulement peut être disposé autour de l'une des bornes et au dessus de la collerette afin de faciliter le pivotement du profilé autour de cette borne. Par ailleurs, plusieurs câbles de longueurs différentes, cette différence pouvant par exemple être comprise entre 0,2 et 2%, peuvent être insérés dans un même profilé, ces câbles agissant successivement lorsqu'un véhicule fonce dans ce type de barrière. REVENDICATIONS1. Barrière comportant un profilé tubulaire (4) disposé sur des bornes (2, 3, 42, 43) et renfermant au moins un câble (10), caractérisée en ce que d'une part le profilé tubulaire (4) est monobloc et comporte une première partie tubulaire rectiligne (5) et une seconde partie tubulaire (6) en forme de boucle à l'une de ses extrémités (7) et une troisième partie tubulaire (8) en forme de boucle à son autre extrémité (9), et, d'autre part, au moins un câble (10) disposé dans lesdites première, seconde et parties tubulaires et comportant une première partie rectiligne (12) et une première boucle épissée (13) à l'une de ses extrémités (14) et une seconde boucle épissée (15) à l'autre extrémité (16), la première partie (12) du câble, la première boucle épissée (13) et la seconde boucle épissée (15) étant respectivement disposées à l'intérieur des première, seconde et troisième parties du profilé (5, 6, 8), et la première et la seconde boucle épissées (13, 15) étant disposées dans un même plan P. 2. Barrière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le profilé (4) renferme au moins deux câbles (10) distincts comportant chacun une partie rectiligne et une boucle épissée à chacune de ses extrémités, ces câbles étant insérés dans la partie tubulaires du profilé. 3. Barrière selon la revendication 2, caractérisée en ce que ces au moins deux câbles (10) distincts ont des résistances à la rupture différentes. 4. Barrière selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce qu'au moins deux desdits câbles (10) ont une longueur différente. 5. Barrière selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte deux bornes cylindriques (2, 3, 42, 43) d'axe Y aptes à être ancrées dans un massif de fondation en béton armé, et en ce que d'une part, chacune des boucles des seconde et troisième parties (6, 8) du profilé (4) à un diamètre interne D supérieur à celui des bornes (2, 3, 42, 43) et, d'autre part, chacune de ces dernières comporte des moyens de maintien (21) du profilé (4) sur la borne (2, 3, 42, 43) de sorte que le plan P dans lequel se trouve les boucles soit perpendiculaire à l'axe Y des bornes (2, 3, 42, 43). 6. Barrière selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de maintien sont constitués par une collerette (21). 7. Barrière selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de verrouillage (22, 44, 27) du profilé (4) sur les 5 bornes (2, 3, 42, 43), comportant par exemple un axe de verrouillage (27).