Brevet FR3083551A1 — publié le 20200110

SYSTENIE DE PROTECTION CONTRE UN IMPACT L'invention concerne le domaine de la protection routière et en particulier des remblais utilisés le long de la chaussée pour empêcher les sorties de routes ou pour absorber les impacts 'un véhicule, d'un éboulement ou encore de blocs rocheux. Il est connu d'utiliser une grande variété de structures massive pour stopper un impact localisé ou réparti. Classiquement, des merlons de protection sont utilisés et consistent en un empilement de conteneurs individuels tels que des sacs ou des gabions, remplis de matériau pesant, généralement granulaire. Alternativement, il est connu d'utiliser une structure en remblai renforcé, munis de parements qui peuvent être raidis ou verticaux. Ces structures permettent de stopper un impact soit par dissipation d'énergie interne, soit grâce à l'inertie liée mobilisation d'un certain volume de la structure. Toutefois, ces structures massives présentent généralement une emprise au sol trop importante, qui peut s'avérer particulièrement gênante dans des contextes exigus. Des structures présentant une emprise au sol moindre sont souvent fortement élancées cc qui limite la capacité d'arrêt d'impact. En effet, un bloc qui impacterait ce type de structure avec une énergie importante serait susceptible de traverser la structure en la poinçonnant, ou a minima de provoquer une instabilité externe, par exemple un basculement ou un glissement de la structure. De plus, les structures avec une emprise au sol limitée connues ne permettent pas une dissipation d'énergie interne suffisante en raison de leur faible déformabilité. Il existe donc un besoin pour une structure présentant une emprise au sol réduite par rapport à des structures connues capables d'absorber des impacts comparables. Ce problème peut être formulé différemment : il existe aussi un 1 besoin pour une structure capable d'absorber un impact plus important par rapport à des structures connues présentant une emprise au sol comparable. A cet égard, la Demanderesse est parvenue à mettre au point un nouveau système de protection qui y parvient en sollicitant plusieurs faces d'une 5 structure deformable, et pas seulement la face qui subit l'impact. Le système de protection selon l'invention permet notamment de protéger des routes dans un contexte exigu. Aussi, un premier objet de la présente invention consiste en un système de protection contre un impact comprenant : 10 a. une structure cohérente déformable présentant plusieurs faces ; et b. un ensemble de renforcements solidaires configuré pour répartir l'énergie d'un impact sur la structure cohérente déformable, dans lequel l'ensemble de renforcements solidaires est configuré de manière à ce qu'un bulbe de contrainte généré par un impact sur la structure 15 cohérente soit réparti sur plusieurs faces de la structure, de préférence sur au moins deux faces opposées. Par structure cohérente déformable, on entend une structure susceptible d'absorber de l'énergie mécanique, par exemple par dissipation d'énergie interne. Des exemples avantageux de telles structures comprennent des remblais 20 granulaires éventuellement renforcés par des armatures métalliques ou géosynthétiques. De telles structures peuvent avantageusement s'adapter aisément à la configuration du site. De préférence, ces structures sont choisies de manière à pouvoir être montées facilement et sans coffrage lourd. Elles présentent une 25 bonne durabilité, compte tenu de leurs conditions d'utilisation, généralement en extérieur. Idéalement les structures sont choisies de façon à pouvoir être réparées sans difficulté le cas échéant. Le fait que la structure présente plusieurs faces ne signifie pas qu'elle 30 est nécessairement polyédrique. 2 En effet, la notion de face au sens de l'invention correspond à une surface extérieure de la structure susceptible d'être sollicitée directement par un type d'impact donné. Le type d'impact s'apprécie en fonction de l'usage de l'invention. Typiquement, l'invention est prévue pour protéger d'un impact de 5 véhicule, de blocs rocheux ou d'éboulement le long de la chaussée. Cela constitue autant de types d' i mpact. Une première face de la structure correspond généralement à l'ensemble de la structure susceptible d'être sollicitée par un impact direct d'un type donné. Par exemple, dans le cas de l'impact d'un véhicule pour une structure située au 10 bord de la chaussée, il s'agit de la partie de la structure susceptible d'être percutée par un véhicule qui effectuerait une sortie de route sans quitter le sol. Cette face peut présenter des aspérités ou reliefs, on l'appellera quand même une face au sens de cette demande. Les faces sont caractérisées par leur propension à subir un impact direct d'un type donné ou non. 15 Au moins une autre face n'est pas susceptible d'être sollicitée directement par l'impact susceptible de solliciter directement la première face. L'ensemble de renforcements solidaires comprend au moins un renforcement. Dans le cas où il comprend plusieurs renforcements, il suffit que chaque renforcement soit rattaché à au moins un autre renforcement de 20 l'ensemble pour que l'ensemble de renforcement soit considéré comme solidaire au sens de l'invention. L'ensemble de renforcement est configure de manière à ce qu'au moins une partie de l'ensemble des renforcements entre en tension sous l'effet d'un impact sur une face de la structure déformable et applique un incrément de 25 compression à la structure déformable. Ainsi, en l'absence de l'ensemble de renforcements solidaires, un impact solliciterait directement une face de la structure et générerait un bulbe de contrainte à partir de cette seule face. Grâce à l'ensemble de renforcements solidaires, ce même impact 30 sollicite à la fois la face qu'il impacte directement, mais aussi au moins une autre face indirectement, ce qui permet de répartir b contrainte en mobilisant un volume plus important de la structure deformable et augmentant ainsi l'inertie 3 du bloc mobilisée. Une partie de la contrainte générée par l'impact peut même être transmise au sol de fondation lorsque l'ensemble de renforcements solidaires présente au moins un point d'ancrage dans le sol de fondation. Dès lors, une même structure peut absorber une contrainte supérieure 5 pour une même emprise au sol, ce qui constitue une solution au problème technique que se proposait de résoudre l'invention. De préférence, la contrainte est répartie entre deux faces opposées : l'ensemble de renforcements solidaires est par exemple ancré sur la face opposée de la structure de sorte que l'impact provoque une tension de 10 l'ensemble de renforcements qui transmet une contrainte sur la face opposée. La répartition de l'impact sur plusieurs faces applique généralement un incrément de compression à la structure déformable. L'ensemble de renforcements solidaires comprend avantageusement au moins un élément choisi parmi un filet, un élément métallique, un élément 15 polyrnérique, une barre, un câble, un textile tissé ou tricoté, et de préférence un filet métallique. L'ensemble de renforcements solidaires peut comporter des éléments traversant la structure déformable, par exemple des éléments de liaison distinct des renforcements non traversant mais adaptés pour transmettre une tension 20 entre différents renforcements à travers la structure déformable, ou adaptés pour solliciter la structure à l'intérieur de façon à répartir encore davantage la contrainte générée par un impact. La transmission de compression peut se faire par des poutres, dalles ou autre positionnées au sommet de l'ensemble de renforcements. 25 Avantageusement, l'ensemble de rcnforccmcnts solidaires est agencé de manière à envelopper complètement la structure cohérente, ce qui peut permettre de solliciter autant de faces que possible pour un impact donné. L'ensemble de renforcements solidaires est alors de préférence en tension. Avantageusement, l'ensemble de renforcements solidaires est mis en 30 prétension afin d'améliorer sa réactivité sous impact. 4 Avantageusement, le système est configuré pour résister à une énergie supérieure à 1 mégajoule. En effet, le système selon l'invention est de préférence utilisé dans un contexte routier, et doit donc pouvoir absorber des impacts importants. 5 De préférence, la structure cohérente deformable comprend un remblai granulaire renforcé. Les remblais granulaires renforcés présentent des propriétés mécaniques très satisfaisantes compte tenu de leur facilité de production. La facilité de production à moindre coût est particulièrement critique dans le cadre d'une application routière car des distances très importantes peuvent avoir 10 besoin d'être protégées. Le remblai granulaire peut être renforcé par des armatures métalliques ou géosynthétiques. Ce type d'armature permet de renforcer très efficacement les propriétés des remblais lorsque la structure est susceptible de subir des impacts plus importants, par exemple le long de routes à grande vitesse. 15 L'ensemble de renforcements solidaires présente de préférence des points d'ancrage, et au moins un point d'ancrage est logé dans la structure cohérente ou au moins un point d'ancrage est logé dans un sol de fondation. Les deux ancrages peuvent par exemple être dans le sol de fondation. La localisation des points d'ancrage influe sur la mise en tension de l'ensemble de 20 renforcements solidaires et donc sur la manière dont un impact sera réparti sur la structure déformable. La structure cohérente peut être munie d'un parement souple, de préférence un parement souple choisi parmi des nappes géosynthétiques et des panneaux de treillis soudés ou tissés. Le parement est alors de préférence 25 distinct de l'ensemble de renforcements solidaires. Alternativement, l'ensemble de renforcements solidaires peut se substituer au parement de la structure déformable. De préférence, l'ensemble de renforcements solidaires présente une raideur supérieure à 1.3MN/m. La société GEOBRUGG commercialise des 30 renforcements de type grille, nappe ou filet qui présente ce type de caractéristique. 5 De préférence, l'ensemble (le renforcements solidaires présente au moins deux extrémités connectées par au moins un élément de liaison, de préférence ledit au moins un élément de liaison traversant la structure cohérente. 5 Un autre objet de la présente invention consiste en une méthode de construction d'un système de protection contre un impact selon l'invention comprenant une première étape consistant à réaliser entièrement une structure cohérente deformable, et une deuxième étape consistant à recouvrir ladite structure cohérente d'un ensemble de renforcements solidaires configure pour 10 répartir l'énergie d'un impact sur la structure cohérente deformable. La construction se fait de manière séquentielle ce qui est très avantageux car cela permet éventuellement d'appliquer l'invention à des structures déformables préexistantes. Avantageusement, l'ensemble de rcnforccmcnts solidaires peut être mis 15 en prétension avant une étape subsidiaire d'ancrage de l'ensemble de renforcements solidaires dans la structure et/ou dans un sol de fondation. L'homme du métier saura adapter l'invention selon les contraintes spécifiques auxquelles il sera confronté. En particulier, selon le type d'impact auquel la structure de l'invention est censé apporter une protection, des 20 ajustements dans le type de structure et la configuration de l'ensemble de renforcements solidaires pourront être apportés sans sortir du cadre de la présente invention. L'invention pourra être mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation non limitatifs décrits ci-après, et à l'examen du dessin annexé sur 25 lequel : - la figure 1 est une représentation simplifiée d'un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une représentation simplifiée d'une mise, en oeuvre alternative du mode de réalisation de la figure 1, 30 - la figure 3 est une représentation simplifiée du mode de réalisation de la figure 1 avec un système d'ancrage alternatif, 6 - la figure 4 est une représentation simplifiée du mode de réalisation de la figure 1 avec un ancrage réalisé directement dans la structure cohérente, - la figure 5 est une représentation simplifiée d'un mode de réalisation alternatif de l'invention, et 5 - la figure 6 est une représentation simplifiée d'une mise en oeuvre alternative du mode de réalisation de la figure 5. Dans un premier mode de réalisation illustré à la figure 1, on prévoit une structure massive 10 constituée de remblais granulaires telle qu'un sol renforcé, comportant en outre un parement végétalisé, non représenté. 10 Cette structure massive 10 possède plusieurs faces. Bien qu'elle soit représentée schématiquement par un parallélépipède rectangle à la figure 1, elle peut avoir d'autres formes. La structure est conçue pour être disposée le long d'une autoroute, afin d'absorber les chocs causés notamment par d'éventuelles sorties de route de véhicules. 15 Sur une autoroute, des véhicules ayant une masse de l'ordre de la tonne circulent à une vitesse de l'ordre de plusieurs dizaines de mètres par seconde. Des expériences de crash-test permettent d'estimer la durée d'une collision, c'est-à-dire le temps pendant lequel la carrosserie d'un véhicule se déforme, à environ un dixième de seconde. 20 En cas de sortie de route, la décélération correspondante est de l'ordre de plusieurs centaines de kilomètres par seconde carrée. La structure selon l'invention doit donc permettre d'absorber un impact de plusieurs centaines de milliers de Newton. Afin de répartir un tel impact dans la masse de la structure massive, 25 celle-ci est enveloppée d'un filet métallique 11 mis en tension au moyen d'un ancrage 12. Grâce à ce filet en tension, en cas d'impact, une partie de la force est absorbée par le filet est exercée directement sur d'autres parties de la structure massive, qui n'auraient pas été sollicitée en l'absence du filet. Le fait que le 30 filet soit en tension permet de limiter la force absorbée par le filet et de 7 transmettre une partie plus conséquente de l'impact à d'autres portions de la structure massive. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, l'ancrage 12 est réalisé au niveau du sol de la fondation, de part et d'autre de la structure 5 massive 10. Toutefois, l'ancrage 121 peut également être effectué à la base de la structure, sous la structure massive, comme illustré à la figure 3. Alternativement, comme illustré à la figure 4, l'ancrage 122 peut être réalisé directement dans la structure massive. Dans ce cas, l'ancrage doit être 10 suffisamment résistant car le force de l'impact sera transmise en grande partie à son niveau. Le filet 11 peut consister en un réseau bidimensionnel avec une maille de forme par exemple rectangulaire, comme illustré à la figure 1, tel qu'une grille métallique. Toutefois, tout réseau permettant de transmettre la force 15 convient à la mise en oeuvre de l'invention. En particulier, le filet peut consister en un réseau unidimensionnel 111 orienté de façon à relier deux séries d'ancrages et permettant de solliciter plusieurs faces de la structure, comme illustré à la figure 2. Le filet est alors constitué de sections linéaires disjointes et sensiblement parallèles entre elles, telles que des bandes de renforcement. 20 Ces bandes sont par exemple en acier, ou en tout matériau approprié. L'impact peut également être transmis par l'intermédiaire d'une structure complexe 112 constituée de plusieurs modules, par exemple un premier filet 113 en matériau polymère connecté à une dalle rigide 114 connectée elle-même à un deuxième filet 115, comme illustré aux figures 5 et 6. La dalle est 25 par exemple une dalle en béton, qui peut être solidaire de la structure massive. Le premier et le deuxième filet peuvent présenter des réseaux identiques, comme illustrés, ou non. Ce réseau peut consister en un maillage régulier parallélépipédique comme à la figure 5, ou en une structure plus irrégulière, par exemple une structure linéaire tendue en zigzag entre deux arrêtes de la 30 structure solide, comme illustré à la figure 6. Le choix du réseau dépend de la géométrie de la structure massive, de la disponibilité des matériaux utilisés, et de la direction la plus probable d'un impact sur la structure. 8 En effet, les structures selon l'invention étant par exemple destinées à border une autoroute, elles seront disposées sur de nombreux kilomètres de sorte que la quantité de matériaux utilisée peut vite être une donnée limitante. Par ailleurs, selon la géométrie de la structure massive et la direction de 5 l'impact, telle ou telle géométrie de réseau permettra unc répartition de l'impact plus ou moins efficace. Les deux filets doivent être liés à la dalle d'une manière permettant le transfert de la force d'impact du premier réseau à la dalle et de la dalle au deuxième réseau. On peut par exemple prévoir des moyens de liaisons 14 tels 10 que des boucles en acier. La dalle est de préférence conçue dans un matériau qui n'est pas susceptible de rompre lorsqu'il est sollicité dans la direction la plus probable d'impact. 11 peut par exemple s'agir d'un matériau fibreux orienté, ou d'un béton anisotrope. La dalle peut être conçue pour absorber une partie de la force 15 d'un impact, par exemple en se déformant, que ce soit dans un régime plastique ou élastique. Comme illustré à la figure 6, il est possible de prévoir un ancrage 122 passant sous la structure massive et reliant le premier filet et le deuxième filet de façon à pouvoir solliciter l'ensemble de la structure massive en compression. 20 Les différents modes de réalisation illustrés font l'objet d'une installation séquentielle. Dans le cas des structures illustrées aux figures 3 et 6, on commence par prévoir les moyens d'ancrage situés sous la structure. Dans un deuxième temps, on installe la structure massive. 25 Dans le cas des autres structures illustrées aux figures 1, 2, 4, et 5, on commence par prévoir la structure massive. Il peut s'agir d'une structure créée pour l'occasion ou, alternativement, il peut s'agir de structures préexistantes qu'il convient d'améliorer. Dans une ultime étape, on recouvre donc la structure par le filet ou la 30 structure complexe configurée pour répartir un impact éventuel sur la structure 9 massive. Le filet est par exemple déroulé depuis la crête (le la structure massive, à l'aide d'équipements ad hoc. Il est entendu que les modes de réalisation décrits ne sont pas limitatifs et qu'il est possible d'apporter des améliorations à l'invention sans sortir du 5 cadre d' icelle. A moins que le contraire ne soit précisé, le mot « ou » est équivalent à et/ou. De même, REVENDICATIONS1. Système de protection contre un impact comprenant : a. une structure cohérente deformable (10) présentant plusieurs faces ; et b. un ensemble de renforcements solidaires (11) configure pour répartir l'énergie d'un impact sur la structure cohérente défonnable (10), dans lequel l'ensemble de renforcements solidaires est configure de manière à ce qu'un bulbe de contrainte généré par un impact sur la structure cohérente soit réparti sur plusieurs faces de la structure, de préférence sur au moins deux faces opposées. 2. Système de protection contre un impact selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble de renforcements solidaires (11) comprend au moins un élément choisi parmi un filet, un élément métallique, un élément polymérique, une barre, un câble, un textile tissé ou tricoté, et de préférence un filet métallique. 3. Système de protection contre un impact selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'ensemble de renforcements solidaires est agencé de manière à envelopper complètement la structure cohérente. 4. Système de protection contre un impact selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le système est configuré pour résister à une énergie supérieure à 1 mégajoule 5. Système de protection contre un impact selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la structure cohérente déformable comprend un remblai granulaire renforcé. 6. Système de protection contre un impact selon la revendication 5, dans lequel le remblai granulaire est renforcé par des armatures métalliques ou "éosynthétiques. 7. Système de protection contre un impact selon l'une quelconque des revendications] à 6, dans lequel l'ensemble de renforcements solidaires présente des points d'ancrage (12), et dans lequel au moins un point d'ancrage (122) est logé dans la structure cohérente ou au moins un point d'ancrage (12) est logé dans un sol de fondation. 11 8. Système de protection contre un impact selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la structure cohérente est munie d'un parement souple, de préférence un parement souple choisi parmi des nappes géosynthétiques et des panneaux de treillis soudés ou tissés 5 9. Système de protection contre un impact selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'ensemble de renforcements solidaires présente une raideur supérieure à 1.3MN/m 10. Système de protection contre un impact selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'ensemble de renforcements solidaires présente 10 au moins deux extrémités connectées par au moins un élément de liaison, de préférence ledit au moins un élément de liaison traversant la structure cohérente. 11. Méthode de construction d'un système de protection contre un impact selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant une première étape consistant à réaliser entièrement une structure cohérente 15 deformable, et une deuxième étape consistant à recouvrir ladite structure cohérente d'un ensemble de renforcements solidaires configure pour répartir l'énergie d'un impact sur la structure cohérente deformable. 12. Méthode selon la revendication 11, dans laquelle l'ensemble de renforcements solidaires est mis en prétension avant une étape subsidiaire 20 d'ancrage de l'ensemble de renforcements solidaires dans la structure et/ou dans un sol de fondation. 12