Brevet FR2957094A1 — publié le 20110909

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de l'infrastructure ferroviaire, en particulier des matériels de voie, et a pour objet un dispositif de fixation des rails ou autres composants sur les traverses de voie, à résistance latérale améliorée. Actuellement, les boulons inserts, généralement mis en oeuvre pour la fixation des rails ou autres composants sur les traverses, assurent une fixation desdits rails ou autres composants par un placage vertical sur la face supérieure de la traverse sous l'effet du serrage de l'écrou. Le frottement généré par le serrage des pièces permet l'obtention d'une certaine valeur de résistance latérale dans le sens axial de la traverse. Cependant, la valeur du couple de serrage ainsi obtenue est limitée du fait que la forme semi-circulaire de la tête des vis des boulons provoque le report de l'effort de traction du boulon insert dans la section de béton sous le profilé, de sorte que cette section de béton doit être armée en fer à béton de traction. Il en résulte des coûts de fabrication relativement élevés et des performances en tenue latérale insuffisantes. Pour obvier à ces inconvénients, il a été proposé, par FR-A-2 482 990, d'immobiliser et de fixer en position les boulons inserts par remplissage de la rainure de la traverse au moyen d'un mortier empêchant les déplacements sous charge. Toutefois, un tel remplissage avec du mortier est de mise en oeuvre longue et fastidieuse, de sorte que la durée du chantier de pose est augmentée et que les coûts y afférant sont également plus importants. En outre, des opérations ultérieures de maintenance sont impossibles, du fait que le boulon insert est maintenu prisonnier par le mortier et ne peut donc plus être déplacé. De plus, la réalisation même de la traverse et du boulon insert ne permet pas un positionnement optimal des aciers de précontrainte dans le béton, de sorte que la reprise des efforts de rotation dans le sens longitudinal de la traverse est mal assurée. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de fixation des rails ou autres composants sur les traverses de voie permettant une amélioration de la résistance latérale et une capacité de serrage vertical accrue, tout en étant d'un prix de revient et d'un coût d'installation inférieurs à celui des dispositifs existant. -2- A cet effet, le dispositif de fixation des rails sur les traverses de voie, qui consiste essentiellement en un profilé métallique disposé longitudinalement dans une traverse en béton précontraint et en un boulon insert guidé dans ledit profilé métallique, est caractérisé en ce que le profilé métallique est un profilé à section transversale rectangulaire et en ce que la tête de vis du boulon insert est une tête rectangulaire large, dont la plus grande dimension s'étend dans le sens longitudinal dans le guidage du profilé métallique et assure une fonction anti-rotation par rapport audit profilé métallique. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence au dessin schématique annexé, dans lequel : la figure 1 est une vue en coupe transversale du dispositif de 15 fixation conforme à l'invention, et la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon la figure 1. La figure du dessin annexé représente, à titre d'exemple, une traverse de voie 1 pourvue d'un dispositif de fixation des rails ou autres 20 composants 2, tels que des selles, des attaches, des isolateurs, des supports arrêts. Ce dispositif de fixation consiste essentiellement en un profilé métallique 3 disposé longitudinalement dans la traverse 1 en béton précontraint et en un boulon insert 4 guidé dans ledit profilé métallique 3. Le boulon insert 4 est constitué par une vis 4' munie d'une tête 4" guidée 25 dans le profilé métallique 3 et par un écrou 4' s'appuyant, en position de serrage, sur un rail, une selle, une attache, un isolateur ou autre composant 2. Conformément à l'invention, le profilé métallique 3 est un profilé à section transversale rectangulaire et la tête 4" de la vis 4' du boulon 30 insert 4 est une tête large, dont la plus grande dimension s'étend dans le sens longitudinal dans le guidage du profilé métallique 3 et assurant une fonction anti-rotation par rapport audit profilé métallique 3. L'invention ne sera décrite, ci-après, qu'à propos d'un seul dispositif de fixation, mais, bien entendu, généralement plusieurs dispositifs 35 de fixation identiques sont mis en oeuvre sur une même traverse de voie 1. Selon une caractéristique de l'invention, la tête 4" de la vis 4' du boulon insert 4 comporte, près de chacun de ses bords longitudinaux, une -3- génératrice d'appui 40", en saillie par rapport à la face interne de la tête 4" et coopérant avec les angles internes correspondant 3' du profilé métallique 3. De préférence, les génératrices d'appui 40" présentent un arrondi d'un rayon de faible valeur, à savoir de l'ordre de quelques millimètres, ce rayon étant légèrement inférieur au rayon de courbure des angles internes correspondant 3' du profilé métallique 3. Par ailleurs, la tête 4" de la vis 4' du boulon insert 4 présente une largeur 1, qui est légèrement inférieure à la largeur 1' de l'espace intérieur du profilé métallique 3. Ainsi, il est possible de garantir l'anti- rotation du boulon insert 4 lors du serrage de l'écrou 4"' et, en outre, grâce aux génératrices d'appui 40", un appui parfait de la face inférieure de la tête 4" de la vis 4 contre la face correspondante interne du profilé métallique 3, de part et d'autre de la rainure de cette dernière. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le profilé métallique 3 est disposé sensiblement au centre de gravité de la traverse 1 et est entouré à intervalles réguliers, dans la masse de béton constituant cette dernière par des fils de tension 5, au moins un fil de tension 5 s'étendant dans le cône de diffusion 6 des efforts générés par le serrage de chaque boulon insert 4 sur le profilé métallique 3. Il en résulte que, lors de l'établissement de la précontrainte à l'aide desdits fils de tension 5, avant la coulée du béton, les efforts résultants sont équilibrés, de sorte que les déformations de planéité et de rectitude de la traverse 1, lors du démoulage, sont limitées. Par ailleurs, en cas de rotation, les efforts dus au serrage des boulons inserts 4 sont répartis sur toute la longueur de la traverse 1. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vis 4' du boulon insert 4 est avantageusement réalisée en un acier de type demi-dur ou dur, alors que le profilé métallique 3 est réalisé en un acier de type doux. De préférence, la vis 4' présentera une résistance à la rupture comprise entre 450 MPA et 550 MPA, et le profilé métallique 3 présentera une résistance à la rupture comprise entre 240 MPA et 360 MPA. Ainsi, du fait que la résistance du profilé métallique 3 est plus faible que celle de la vis 4' et donc de la tête 4" de cette dernière, il se produit, au point de contact A (figure 2) entre les génératrices d'appui 40" de ladite tête 4" de la vis 4' et les angles internes 3' du profilé métallique 3, une légère indentation desdits angles 3' qui a pour effet de bloquer tout mouvement latéral, de sorte que l'assemblage est stable et ne glisse pas. -4- La résistance latérale au déplacement, dans le sens de la flèche FL de la figure 2 des dessins annexés, des éléments assemblés sur la traverse 1 est primitivement générée par le serrage du boulot insert 4 qui provoque un frottement des pièces assemblées, qui est proportionnel à la force et au coefficient d'adhérence, la résistance finale au déplacement latéral étant assurée par l'indentation décrite plus haut. Dès qu'un déplacement latéral est initié, il se crée, comme le montre la figure 2 des dessins annexés, un couple de rotation C tendant à entraîner en rotation la tête 4" de la vis 4' autour d'un point A, formant point d'appui. Il en résulte qu'un point B situé à l'autre extrémité de la tête 4" de la vis 4' aura tendance à s'écarter de son appui contre la face interne correspondante du profilé métallique 3, de sorte que la vis 4' du boulon insert 4 aurait tendance à entrer partiellement à l'intérieur du profilé métallique 3, ce qui raccourcirait d'autant la partie servant au serrage des rails ou autres composants 2. Comme le boulon insert 4 est déjà préalablement serré, la vis 4' ne peut bien entendu pas pénétrer dans le profilé métallique 3 mais subit une augmentation de sa tension qui a pour conséquence une augmentation de la résistance latérale au déplacement des éléments assemblés, ce par une augmentation proportionnelle de l'indentation provoquée par les génératrices d'appui 40" de la tête 4" dans les angles internes 3' du profilé métallique 3. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser une fixation de rails ou autres composants sur une traverse en béton précontraint présentant une importante capacité de serrage verticale permettant de tenir compte du fait que le béton ne travaille qu'en compression, ainsi qu'une importante capacité de résistance latérale sans mise en oeuvre d'un mortier de remplissage. Il en résulte des coûts de fabrication et d'installation nettement moins élevés qu'avec les dispositifs de fixation existants à ce jour. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de fixation des rails sur les traverses de voie, consistant essentiellement en un profilé métallique (3) disposé longitudinalement dans une traverse en béton précontraint (1) et en un boulon insert (4), guidé dans ledit profilé métallique (3) et constitué par une vis (4') munie d'une tête (4") guidée dans le profilé métallique (3) et par un écrou (4"') s'appuyant, en position de serrage, sur un rail, une selle, une attache, un isolateur ou autre composant (2), caractérisé en ce que le profilé métallique (3) est un profilé à section transversale rectangulaire et la tête (4") de la vis (4') du boulon insert (4) est une tête large, dont la plus grande dimension s'étend dans le sens longitudinal dans le guidage du profilé métallique (3) et assurant une fonction anti-rotation par rapport audit profilé métallique (3). 2. Dispositif, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tête (4") de la vis (4') du boulon insert (4) comporte, près de chacun de ses bords longitudinaux, une génératrice d'appui (40"), en saillie par rapport à la face interne de la tête (4") et coopérant avec les angles internes correspondant (3') du profilé métallique (3). 3. Dispositif, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les génératrices d'appui (40") présentent un arrondi d'un rayon de faible valeur, à savoir de l'ordre de quelques millimètres, ce rayon étant légèrement inférieur au rayon de courbure des angles internes correspondant (3') du profilé métallique (3). 4. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête (4") de la vis (4') du boulon insert (4) présente une largeur (1), qui est légèrement inférieure à la largeur (1') de l'espace intérieur du profilé métallique (3). 5. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le profilé métallique (3) est disposé sensiblement au centre de gravité de la traverse (1) et est entouré à intervalles réguliers, dans la masse de béton constituant cette dernière par des fils de tension (5), au moins un fil de tension (5) s'étendant dans le cône de diffusion (6) des efforts générés par le serrage de chaque boulon insert (4) sur le profilé métallique (3).-6- 6. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que la vis (4') du boulon insert (4) est réalisée en un acier de type demi-dur ou dur, alors que le profilé métallique (3) est réalisé en un acier de type doux. 7. Dispositif, suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la vis (4') présente une résistance à la rupture comprise entre 450 MPA et 550 MPA, et le profilé métallique (3) présente une résistance à la rupture comprise entre 240 MPA et 360 MPA.