BE1025272B1 - Système d'ancrage pour un poteau de glissière de sécurité - Google Patents
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Abstract
Système d’ancrage pour un poteau (1) de glissière de sécurité dans un support rigide (2), ledit poteau comprenant une face avant (1a) et une face arrière (1b), ledit système comprenant : - une base de poteau (3) ; - une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) au support rigide (2) ; - des moyens d’ancrage (8, 9, 10) de la platine d’ancrage (4, 4a, 4b) au support rigide (2) ; dans lequel ladite base de poteau (3) est couplée mécaniquement à ladite platine d’ancrage (4, 4a, 4b) par un couplage mécanique, ledit couplage mécanique étant un couplage rigide déformable en rotation sous l’action d’une force F appliquée sur le poteau (1) ayant une composante horizontale orientée de l’avant vers l’arrière du poteau, ledit couplage mécanique entrant en déformation plastique lorsque ladite composante horizontale génère un moment de force M supérieur à une première valeur seuil S1 sur le système d’ancrage
Description
Par délégation spéciale :
BE2017/5848
Système d’ancrage pour un poteau de glissière de sécurité
Domaine de l’invention [1] La présente invention se rapporte au domaine technique des glissières de sécurité disposées le long des voies de circulation routières pour amoindrir la gravité de accidents.
[2] La présente invention concerne un système d’ancrage pour un poteau de glissière de sécurité.
Description de l’art antérieur [3] Une glissière de sécurité est une barrière disposée le long d’une voie de circulation routière pour, en cas d’accident, amortir le choc et ne pas renvoyer le véhicule dans le sens inverse afin qu’il ne rebondisse pas vers la voie de gauche sur les routes. Pour atteindre ces objectifs, il est avantageux de concevoir les glissières de sécurité de telle manière qu’elles puissent se déformer lorsqu’elles sont percutées un véhicule en vue d’absorber l’énergie cinétique de ce dernier. Lors d’une collision avec un véhicule, l’énergie peut alors être absorbée à différents endroits de la glissière de sécurité. De manière générale, une glissière de sécurité telle qu’on l’entend tout au long de ce texte est un dispositif de retenue constitué d’éléments verticaux ancrés dans le sol, les « poteaux », et d’éléments horizontaux, les « rails », fixés à ces poteaux. Ces éléments verticaux et horizontaux sont en général constitués principalement de métal, mais tout autre matériau ayant des propriétés mécaniques adéquates peut être envisagé. Par convention, tout au long de ce texte, on désigne par « face avant » d’un poteau, la face du poteau, ou de l’un des éléments qui le composent, jouxtant la voie de circulation et se retrouvant en général en première ligne en cas d’impact avec un véhicule, tandis que la « face arrière » est la face opposée à la face avant. La majeure partie de l’énergie dissipée par une glissière de sécurité est en général absorbée par la déformation des rails, tandis qu’une quantité d’énergie plus limitée peut également être absorbée par une déformation des poteaux et de leur système d’ancrage au sol.
[4] Le document WO 2015/042656 divulgue un système d’ancrage à un support rigide pour un poteau de glissière de sécurité dans lequel l’effort exercé par le poteau sur les moyens d’ancrage en cas d’impact est réduit de par la présence d’une platine d’ancrage
BE2017/5848 comprenant une zone charnière apte à se déformer plastiquement. La platine d’ancrage comprend en effet dans sa partie avant (i) une zone d’ancrage comprenant des moyens d’attache pour coupler ladite platine au support rigide et (ii) une zone solidaire de la base du poteau, ces deux zones étant séparées par des fentes s’étendant de l’avant de la platine vers l’arrière de celle-ci jusqu’à la zone charnière. Lorsqu’une force ayant une composante non nulle suffisante orientée d’avant en arrière du poteau est appliquée sur le poteau, la zone charnière de la platine d’ancrage se déforme. Sous l’action de cette force, la zone solidaire de la base du poteau suit en effet la rotation du poteau causée par le moment de force associé à la force d’impact, tandis que la zone d’ancrage de la platine reste couplée au support rigide. La déformation ainsi générée dans la zone charnière de la platine permet de dissiper de l’énergie cinétique et donc d’amortir le choc entre le véhicule et la glissière de sécurité, mais également de diminuer l’effort supporté par les moyens d’ancrage couplant la platine d’ancrage au support rigide. Les moyens d’ancrage, comprenant typiquement des boulons d’ancrage placés dans des trous traversants percés dans la platine d’ancrage, sont effets sollicités en traction lors de l’application d’une force sur le poteau orientée de l’avant vers l’arrière. De par la déformation plastique de la zone charnière, le pic de traction subi par ces moyens d’ancrage est donc réduit, ce qui permet de les préserver et/ou de réduire leur nombre ou leur résistance individuelle en vue de résister à un niveau de force d’impact donné sur le poteau. Par ailleurs, ce document de l’art antérieur dévoile que le système d’ancrage comprend avantageusement un dispositif d’arrêt, tel qu’une encoche à l’arrière du poteau, permettant de limiter l’amplitude de rotation du poteau et donc de la déformation plastique de la zone charnière. Cela a pour effet d’augmenter la résistance du poteau de la glissière de sécurité une fois que la déformation plastique de la zone charnière a atteint une amplitude maximale permise. Malgré la dissipation d’énergie se produisant durant la déformation de la zone charnière, les efforts transmis aux moyens d’ancrage restent donc élevés et la valeur maximale de ceux-ci est fortement dépendante des spécificités du véhicule qui entre en collision avec la glissière de sécurité et surtout de l’énergie cinétique de ce dernier au moment de l’impact.
[5] Cependant, lorsque la glissière de sécurité est placée sur un ouvrage d’art de génie civil tel qu’un pont ou une digue, il est en général très souhaitable de limiter à une valeur maximale les efforts transmis par les moyens d’ancrage au support rigide en vue
BE2017/5848 de préserver ce dernier. Dans un tel cas de figure, le support rigide fait en effet en général partie d’une structure complexe de génie civil. Il est alors coûteux et difficile à réparer en cas d’endommagement généré par des efforts excessifs au niveau des moyens d’ancrage. En vue de limiter les efforts transmis au support rigide via les moyens d’ancrage, des systèmes dits « à fusible » existent, dans lesquels le poteau se découple du support rigide au-delà d’une valeur seuil d’efforts transmis aux moyens d’ancrage. De tels systèmes pour maîtriser la valeur maximale des efforts transmis au support rigide sont par exemple décrits dans le document US2010/0293870. Ces systèmes d’ancrage comprennent une plaque d’ancrage solidaire de la base du poteau qui est ancrée dans le sol par l’intermédiaire de boulons d’ancrage insérés dans des trous traversants percés dans ladite plaque. Chaque boulon d’ancrage est en contact direct avec le sol et est fermé à l’aide d’un écrou serré au-dessus de la plaque d’ancrage. Une rondelle comprenant un trou qui peut être déformé est placée entre l’écrou de fermeture des boulons d’ancrage et la plaque d’ancrage. En cas d’un impact suffisant sur la glissière de sécurité et donc d’un moment de force suffisant transmis à la base du poteau, le trou de la rondelle se déforme et se déchire sous la contrainte qui lui est transmise par l’écrou de fermeture. A ce moment, la plaque d’ancrage et donc le poteau se découplent du sol car l’écrou de fermeture a une taille inférieure à celle des trous traversants dans la plaque d’ancrage. Ce découplage qui se produit donc au-delà d’une valeur seuil d’efforts transmis au système d’ancrage permet de préserver le support dans lequel est ancré le poteau via la plaque d’ancrage. A l’issue d’un tel processus de découplage, à la fois le poteau et les moyens d’ancrage sont au moins partiellement endommagés, ce qui empêche de les réutiliser ultérieurement. Par ailleurs, la valeur seuil d’effort qui peut être transmise au système d’ancrage et la quantité d’énergie dissipée dans le système d’ancrage avant découplage sont relativement réduites car elles sont directement liées aux capacités de résistance mécanique limitées des rondelles présentes entre la plaque d’ancrage et l’écrou de fermeture.
[6] Par ailleurs, les boulons d’ancrage comprenant les rondelles déformables divulgués dans le documentUS2010/0293870 sont seulement « fusibles » entraction. Par conséquent, en cas de force suffisante exercée sur le poteau, seule la partie avant de la plaque d’ancrage se découple du support rigide. Les boulons à l’arrière de la plaque d’ancrage, sont quant à eux sollicités en compression en cas d’impact d’un véhicule contre la glissière de sécurité. Etant donné qu’il n’y a pas de boulons fusibles en
BE2017/5848 compression dans le système d’ancrage divulgué, le poteau reste par conséquent en général partiellement couplé au support rigide même après un impact important entre un véhicule et la glissière de sécurité. Comme expliqué dans le document, l’absence de découplage total permet d’augmenter le pouvoir de rétention de la glissière de sécurité car le poteau partiellement découplé continue à faire obstacle au passage du véhicule. Cependant, cette absence de découplage total combinée à la flexion du poteau qui entre en déformation peut dans certains cas avoir des effets néfastes, en particulier si le véhicule possède encore une énergie cinétique suffisante après le découplage partiel du poteau et que son centre de gravité est plus élevé que la hauteur de la glissière de sécurité après découplage partiel du poteau. Une telle configuration peut en effet amener un renversement du véhicule par basculement au-dessus de la glissière de sécurité. Par ailleurs, au-delà du basculement du véhicule qu’elle peut générer, l’absence de découplage total d’un poteau peut également causer un franchissement du véhicule à travers la glissière de sécurité sans basculement. Avec ces systèmes de l’art antérieur, il a en effet pu être observé que parmi les poteaux sollicités lors d’une collision entre un véhicule et la glissière de sécurité, les poteaux qui subissent la plus importante déflection angulaire deviennent en effet plus des éléments facilitant le franchissement de la glissière de sécurité par le véhicule que des dispositifs de retenue, de par l’effort que leur poids exerce sur les éléments horizontaux de la glissière de sécurité et donc de par l’abaissement de celle-ci qu’ils génèrent.
Résumé de l’invention [7] Un but de la présente invention est de fournir un système d’ancrage dans un support rigide pour un poteau de glissière de sécurité permettant de limiter à une valeur seuil la valeur des efforts transmis au support rigide en vue de le préserver, tout en maximisant la quantité d’énergie dissipée lors d’un impact.
[8] Un autre but de la présente invention est de fournir un système d’ancrage dans un support rigide pour un poteau de glissière de sécurité qui peut être mis en œuvre dans des ouvrages d’art de génie civil existants, tels que des ponts ou des digues, sans nécessiter de travaux de génie civil d’adaptation.
BE2017/5848 [9] Un autre but de l’invention est de fournir un système d’ancrage pour une glissière de sécurité qui minimise les risques de renversement d’un véhicule entrant en collision avec la glissière de sécurité.
[10] Un autre but de l’invention est de fournir un système d’ancrage comprenant des moyens d’ancrage au support rigide qui peuvent être réutilisés suite à un impact ayant provoqué un endommagement du poteau.
[H] La présente invention est définie dans la revendication indépendante annexée. Les modes de réalisations préférés sont définis dans les revendications dépendentes.
[12] Selon un premier aspect, l’invention se rapporte à un système d’ancrage pour un poteau de glissière de sécurité dans un support rigide, ledit poteau comprenant une face avant et une face arrière, ledit système comprenant :
-une base de poteau ;
-au moins une platine d’ancrage au support rigide ;
-des moyens d’ancrage de la au moins une platine d’ancrage au support rigide ;
dans lequel ladite base de poteau est couplée mécaniquement à ladite au moins une platine d’ancrage par un couplage mécanique, ledit couplage mécanique étant un couplage rigide déformable en rotation sous l’action d’une force E appliquée sur le poteau ayant une composante horizontale orientée de l’avant vers l’arrière du poteau, ledit couplage mécanique entrant en déformation plastique lorsque ladite composante horizontale génère un moment de force M supérieur à une première valeur seuil S1 sur le système d’ancrage, dans lequel ledit couplage mécanique est configuré pour entrer en rupture par torsion dans des zones fragiles du couplage mécanique lorsque ladite composante horizontale de la force appliquée génère un moment de force supérieur à une seconde valeur seuil S2 sur le système d’ancrage, lesdites zones fragiles étant configurées pour que la base du poteau soit totalement découplée de la au moins une platine d’ancrage après la rupture des zones fragiles, lesdits moyens d’ancrage de la au moins une platine d’ancrage au support rigide étant configurés pour résister à un moment de force égal à ladite seconde valeur seuil S2.
BE2017/5848 [13] Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens d’ancrage de la au moins une platine d’ancrage au support rigide sont configurés pour rester dans leur limite d’élasticité lorsqu’un moment de force égal à ladite seconde valeur seuil S2 est appliqué sur le système d’ancrage.
[14] Selon un mode de réalisation avantageux, les zones fragiles du couplage mécanique entre la base de poteau et la au moins une platine d’ancrage comprennent une soudure partielle entre la base de poteau et la au moins une platine d’ancrage.
[15] Selon un mode de réalisation avantageux, les zones fragiles du couplage mécanique entre la base de poteau et la au moins une platine d’ancrage comprennent une zone avec une épaisseur inférieure à celle de la base de poteau et de la platine d’ancrage.
[16] Selon un mode de réalisation avantageux, le système comprend deux platines d’ancrage latérales disposées autour de la base de poteau, lesdites zones fragiles étant positionnées aux interfaces entre chaque platine d’ancrage latérale et la base de poteau.
[17] Selon un mode de réalisation avantageux, le système selon l’invention comprend une platine d’ancrage centrale couplée à une base de poteau comprenant deux parties latérales disposées autour de ladite platine d’ancrage centrale, lesdites zones fragiles étant positionnées aux interfaces entre la platine d’ancrage centrale et chacune des deux parties latérales de la base de poteau.
[18] Selon un mode de réalisation avantageux, la au moins une platine d’ancrage comprend une fente traversante s’étendant de l’avant vers l’arrière de ladite au moins une platine d’ancrage jusqu’à une certaine profondeur sans en atteindre le bord arrière, de manière à affaiblir structuralement en torsion la au moins une platine d’ancrage, en vue d’augmenter l’amplitude de rotation dudit couplage mécanique avant sa rupture par torsion dans les zones fragiles.
[19] Selon un mode de réalisation avantageux, la au moins une platine d’ancrage comprend au moins un trou traversant pour recevoir les moyens d’ancrage au support rigide, ledit trou traversant étant avantageusement connecté à ladite fente traversante.
[20] Selon un mode de réalisation avantageux, ladite fente comprend un bord tangent au trou traversant, ledit bord étant en position médiale par rapport au trou traversant et à une zone fragile du couplage mécanique.
BE2017/5848 [21] Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens d’ancrage de la au moins une platine d’ancrage au support rigide comprennent des boulons d’ancrage, lesdits boulons d’ancrage comprenant des vis et des écrous.
[22] Selon un mode de réalisation avantageux, les boulons comprennent des rondelles insérées entre les écrous et la au moins une platine d’ancrage.
[23] Selon un second aspect, l’invention se rapporte à un kit pour l’assemblage d’un système d’ancrage à un support rigide tel que décrit ci-dessus comprenant une base de poteau, au moins une platine d’ancrage couplée mécaniquement à ladite base de poteau et des moyens d’ancrage de la au moins une platine d’ancrage au support rigide.
[24] Selon un troisième aspect, l’invention se rapporte à un poteau ancré dans un support rigide à l’aide d’un système d’ancrage tel que décrit ci-dessus.
[25] Selon un quatrième aspect, l’invention se rapporte à une glissière de sécurité ancrée dans un support rigide comprenant une pluralité de poteaux tels que décrits cidessus et une pluralité d’éléments horizontaux reliant lesdits poteaux entre eux.
Brève description des figures [26] Ces aspects de l’invention et d’autres aspects complémentaires seront expliqués plus en détails au moyen d’exemples et par référence au dessin annexé :
La Figure 1 représente un mode de réalisation d’un poteau comprenant une base de poteau et des platines d’ancrage selon un mode de réalisation de l’invention ;
La Figure 2 est un agrandissement de la zone d’ancrage du poteau représenté à la Figure 1 ;
La Figure 3 représente un mode de réalisation du système d’ancrage selon l’invention comprenant le poteau représenté aux Figures 1&2 sur lequel est appliqué une force d’impact F, juste avant la que la rupture se produise ;
La Figure 4 représente le système d’ancrage représenté à la Figure 3 dans lequel la force d’impact F a provoqué la rupture du couplage entre la base de poteau et les platines d’ancrage ;
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La Figure 5 représente une vue en coupe schématique de la zone d’ancrage du poteau des Figures 1 &2 ;
La Figure 6 représente une vue en coupe schématique de la zone d’ancrage d’un poteau dans un autre mode de réalisation du système d’ancrage selon l’invention ;
La Figure 7 représente une glissière de sécurité comprenant des systèmes d’ancrage selon l’invention ;
Les figures ne sont pas dessinées à l’échelle.
Description détaillées de modes de réalisation préférés [27] L’invention se rapporte donc à un système d’ancrage pour un poteau 1 de glissière de sécurité dans un support rigide 2, ledit poteau 1 comprenant une face avant la et une face arrière lb, ledit système d’ancrage comprenant :
-une base de poteau 3 ;
-au moins une platine d’ancrage 4 au support rigide 2 ;
-des moyens d’ancrage de la au moins une platine d’ancrage 4 au support rigide 2 ; dans lequel ladite base de poteau 3 est couplée mécaniquement à ladite au moins une platine d’ancrage 4 par un couplage mécanique, ledit couplage mécanique étant un couplage rigide déformable en rotation sous l’action d’une force appliquée F sur le poteau 1 ayant une composante horizontale orientée de l’avant vers l’arrière du poteau, ledit couplage mécanique entrant en déformation plastique lorsque ladite composante horizontale génère un moment de force supérieur à une première valeur seuil SI sur le système d’ancrage, dans lequel ledit couplage mécanique est configuré pour entrer en rupture par torsion dans des zones fragiles 5 a, 5b du couplage mécanique lorsque ladite composante horizontale de la force appliquée génère un moment de force supérieur à une seconde valeur seuil S2 sur le système d’ancrage, lesdites zones fragiles 5a, 5b étant configurées pour que la base du poteau 3 soit totalement découplée de la au moins une platine d’ancrage après la rupture des zones fragiles 5a, 5b, lesdits moyens d’ancrage de la au moins une platine d’ancrage 4 au support rigide 2 étant configurés pour résister à un moment de force égal à ladite seconde valeur seuil S2.
BE2017/5848 [28] Dans le système d’ancrage selon l’invention, le poteau 1 comprend donc une base de poteau 3 couplée à au moins une platine d’ancrage 4 à l’aide d’un couplage mécanique, ladite au moins une platine d’ancrage 4 étant elle-même couplée au support rigide 2 à l’aide de moyens d’ancrage.
[29] Aux Figures 1 et 2, un mode de réalisation d’un poteau 1 compatible avec le système d’ancrage selon l’invention est représenté. Dans ce mode de réalisation, deux platines d’ancrage latérales 4a, 4b sont couplées mécaniquement à la base de poteau 3 qui est en position médiale par rapport aux deux platines d’ancrage 4a, 4b. Sur ces figures, les platines latérales 4a, 4b sont couplées à la base de poteau 3 par des soudures. Dans d’autres modes de réalisation, les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau 3 peuvent être des parties intégrantes d’une même pièce.
[30] Les moyens d’ancrage au support rigide 2 de la platine d’ancrage 4 peuvent revêtir différents modes de réalisation. A la Figure 3, les moyens d’ancrage des platines latérales 4a, 4b comprennent des boulons insérés dans des trous traversants 6 percés dans lesdites platines latérales 4a, 4b. Ces boulons comprennent des vis 8 partiellement enfoncées dans le support rigide 2 auquel elles sont fixées par des moyens mécaniques et/ou chimiques. Des écrous 9 sont utilisés pour fermer les boulons au-dessus des platines latérales 4a, 4b. Des rondelles 10 peuvent également être insérées entre les écrous 9 et les platines latérales 4a, 4b.
[31] A la Figure 3, un mode de réalisation du système d’ancrage est donc représenté dans son intégralité. Sur cette figure, le poteau 1 est par ailleurs soumis à une force F comprenant une composante orientée selon un vecteur directeur -x2, c’est-à-dire orientée de la face avant la, vers la face arrière lb du poteau.
[32] Cette force génère donc un moment M selon un axe xl sur le système d’ancrage, et provoque donc la déformation en rotation du couplage mécanique entre les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau 3. Dans le mode de réalisation représenté à la Figure 3, les platines latérales 4a, 4b sont conçues de telle manière que les efforts dus à la force F et transmis par la base de poteau 3 génèrent une déformation en torsion de la partie des platines latérales 4a, 4b fixée à la base de poteau 3. Cette déformation est la conséquence d’une rigidité structurale plus importante de la base de poteau 3 par rapport à celle des platines latérales 4a, 4b. Cette différence de rigidité structurale peut avoir pour
BE2017/5848 origine l’utilisation de matériaux de qualités différentes pour les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau 3. Elle peut également être une conséquence de la forme de ces éléments ou d’une différence d’épaisseur entre eux. A la Figure 3, les platines latérales 4a, 4b comprennent une fente 7, qui s’étend du bord avant vers l’arrière de chaque platine latérale 4a, 4b jusqu’à une certaine profondeur sans en atteindre le bord arrière. Cette fente 7 affaiblit structuralement les platines latérales 4a, 4b qui sont alors plus facilement déformables en torsion lorsqu’un moment M est appliqué sur le système d’ancrage.
[33] La déformation des platines 4a, 4b est représentée à la Figure 3. Une telle déformation est observable lorsque le moment M généré par la force F a une valeur suffisamment élevée. Par ailleurs, lorsque la valeur du moment M devient supérieure à une première valeur seuil S1, le couplage mécanique entre les platines 4a, 4b et la base de poteau 3 entre en déformation plastique. Cette déformation plastique en torsion est responsable d’une importante dissipation d’énergie dans le système d’ancrage et permet donc d’évacuer une partie de l’énergie cinétique du véhicule, et d’en réduire donc sa vitesse au moment de l’impact.
[34] Si la collision entre le véhicule et la glissière de sécurité est telle que la force F engendre un moment M ayant une valeur supérieure à une valeur seuil S2 sur le système d’ancrage, le couplage mécanique entre les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau entre une rupture dans des zones fragiles 5a, 5b dudit couplage mécanique. Cette rupture par torsion se produit lorsque la déformation plastique en torsion dans les platines latérales 4a, 4b atteint un certain de niveau au-delà duquel la contrainte pour continuer à déformer plastiquement les platines latérales 4a, 4b devient trop élevée à supporter pour les zones fragiles 5a, 5b, qui entrent alors en rupture. Cette rupture permet donc de limiter les efforts transmis par les moyens d’ancrage des platines latérales 4a, 4b au support rigide 2 à une valeur maximale. De cette manière, le support rigide 2 est préservé des endommagements qui peuvent survenir en cas d’efforts excessifs générés par les moyens d’ancrage des platines latérales 4a, 4b. La valeur seuil S2 du moment avant rupture, qui est donc directement liée aux efforts maximaux transmis par les moyens d’ancrage au support rigide 2 avant rupture, peut être modulée suivant les propriétés de résistance mécanique à la rupture des zones fragiles 5a, b. Les zones fragiles 5a, 5b sont par ailleurs configurées pour que leur rupture provoque un découplage total entre la base de poteau 3 et les platines latérales 4a, 4b. Ainsi, ces zones fragiles 5 a, 5b sont avantageusement
BE2017/5848 localisées sur l’ensemble de l’interface entre la base de poteau 3 et les platines latérales 4a, 4b de manière à ce que l’issue du processus de rupture, les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau 3 soient devenues des entités distinctes.Ces zones fragiles 5a, 5b peuvent être réalisées de différentes manières. Aux Figures 1-4, les zones fragiles 5a, 5b correspondent à une soudure entre les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau 3. Cette soudure peut être une soudure partielle, c’est-à-dire une soudure ne s’étendant pas sur toute l’épaisseur de l’interface platines latérales - base de poteau, en vue d’obtenir une valeur seuil adéquate S2 pour le moment M. Lorsque les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau 3 sont des parties intégrantes d’une unique pièce, les zones fragiles 5a, 5b peuvent correspondre à des zones de plus faible épaisseur par rapport à l’épaisseur des platines latérales 4a, 4b et de la base de poteau 3.
[35] Cette rupture aboutit à un découplage total entre les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau 3. Le poteau est donc totalement désolidarisé du support rigide 2 à l’issue du processus de rupture. Un tel découplage total, représenté à la Figure 4, permet donc d’éviter des interactions entre la glissière de sécurité et le véhicule qui pourraient avoir des effets indésirables sur la stabilité de ce dernier. Pour une valeur seuil S2 donnée, l’angle maximal de déflection a que le poteau 1 peut supporter avant que le couplage mécanique entre en rupture peut être modulé suivant les propriétés de déformation mécanique dudit couplage. Dans le mode de réalisation représenté aux Figures 1-4, cet angle maximal de déflection a est principalement gouverné par la rigidité structurale en torsion des platines latérales 4a, 4b, qui dépend du matériau utilisé, de l’épaisseur des platines ainsi que de l’emplacement exact et la profondeur de la fente 7. Dans le mode de réalisation représenté aux Figures 1-4, il a pu être observé que la diminution de la rigidité structurale en torsion de par la présence de la fente 7 dans les platines latérales, combinée à la modulation de la valeur d’effort de rupture par torsion des zones fragiles 5a, 5b, permettait d’obtenir une dissipation d’énergie dans la déformation plastique du couplage mécanique sensiblement égale à la dissipation d’énergie dans les systèmes d’ancrage à fusibles de l’art antérieur, mais ce pour une valeur d’efforts transmis au support rigide 2 deux fois moins importante que celle observée pour ces systèmes de l’art antérieur. Par conséquent, à niveau égal d’énergie dissipée lors d’un impact, le système d’ancrage selon l’invention permet une bien meilleure préservation du support rigide 2, ce qui est fortement appréciable dans les ouvrages d’art de génie civil.
BE2017/5848 [36] En vue d’atteindre cette rupture du couplage mécanique bien nette dans les zones fragiles 5a, 5b, il est important que les moyens d’ancrage des platines 4a, 4b au support rigide 2 puissent supporter les efforts générés par la valeur S2 du moment M. En effet, les moyens d’ancrage, qui comprennent typiquement des boulons d’ancrage, tels que représentés aux Figures 3-4, doivent résister pour que le découplage se produise au niveau des zones fragiles 5. L’absence de rupture ou de déchirure des vis et écrous d’ancrage sous l’action du moment de force M égal à S2 permet en effet de garantir un découplage total du poteau 1 par la rupture des zones fragiles 5a, 5b. Cette résistance suffisante des moyens d’ancrage permet également d’empêcher les interactions imprévisibles entre ceux-ci et le support rigide 2, qui pourraient lui être délétères. Les moyens d’ancrage, qui comprennent donc typiquement des boulons d’ancrage, doivent par conséquent avoir des propriétés de résistance mécanique suffisantes pour supporter les efforts qu’ils doivent transmettre au support rigide 2 jusqu’à une valeur S2 du moment de force. Dans un mode de réalisation avantageux, les moyens d’ancrage sont conçus et dimensionnés pour rester dans leur limite d’élasticité jusqu’à la valeur S2 du moment de force provoquant la rupture des zones fragiles 5 a, 5b. Cela signifie que les différents éléments constituant les moyens d’ancrage subissent seulement des déformations élastiques, sans entrer en plasticité donc, pour des valeurs d’effort transmis lors de la rupture du couplage mécanique. De cette manière, l’intégrité des moyens d’ancrage est totalement préservée à l’issue du processus de rupture du couplage mécanique entre les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau 3. Par conséquent, suite à un accident destructeur pour le poteau 1, ces moyens d’ancrage peuvent être réutilisés pour ancrer un nouveau poteau 1 remplaçant le précédent dans le support rigide 2.
[37] La Figure 5 est une vue en coupe schématique de la zone d’ancrage d’un poteau 1 selon un mode de réalisation de l’invention. Les platines latérales 4a, 4b sont donc couplées à la base de poteau 3 qui est en position centrale. Les zones fragiles 5a, 5b du couplage mécanique sont situées aux interfaces entre la base de poteau 3 et les platines latérales 4a, 4b. Comme déjà expliqué plus haut, dans les modes de réalisation exposés aux Figures 1-4, les zones fragiles 5a, 5b sont des soudures, éventuellement partielles, entre les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau 3. Dans d’autres modes de réalisation, lorsque les platines latérales 4a, 4b et la base de poteau 3 sont des parties intégrantes d’une même pièce elle peut être une zone avec une épaisseur réduite. Les
BE2017/5848 parties 31 et 32 représentent les parois avant et arrière du poteau 1 qui sont ancrées sur sa base 3.
[38] La Figure 6 est une vue en coupe schématique de la zone d’ancrage d’un poteau 1 selon un autre mode de réalisation. Dans celui-ci, les platines latérales 4a, 4b sont remplacées par une unique platine centrale 4 couplée à une base de poteau en deux parties latérales 3 a et 3b. Une zone fragile 5 a, 5b se trouve à chaque interface entre la base de poteau en deux parties 3 a, 3b et la platine centrale 4. La platine centrale 4 comprend avantageusement deux trous traversants 6 pour recevoir les moyens d’ancrage au support rigide 2. Des modes de réalisation avec un seul trou traversant dans la platine centrale 4 peuvent également être envisagés. Les parties 31a, 32a et 3 lb, 32b représentent les parois avant et arrière du poteau 1 qui sont ancrées sur les parties latérales 3a et 3b de la base de poteau. Ce qui a été dit plus haut au sujet des modes de réalisation comprenant une base de poteau centrale 3 et des platines d’ancrage latérales 4a, 4b est directement transposable ce mode de réalisation comprenant une unique platine d’ancrage centrale 4 et une base de poteau en deux parties latérales 3 a et 3b.
[39] Comme discuté plus haut, au moins une fente 7 est avantageusement usinée dans les platines d’ancrage 4, 4a, 4b. Cette fente est avantageusement traversante selon un axe x3, à travers l’épaisseur de la platine donc, et elle s’étend selon un axe x2, du bord avant de la platine jusqu’à une certaine profondeur vers l’arrière, sans atteindre le bord arrière. Cette fente 7 permet de réduire la rigidité structurale de la platine en torsion. Comme représenté aux Figures 5-6, la fente 7 est avantageusement connectée au trou traversant 6 utilisé pour ancrer la platine au support rigide 2. Cette configuration s’est en effet révélée intéressante car il a pu être observé qu’en cas d’impact d’un véhicule sur les rails d’une glissière de sécurité, les différents poteaux 1 impliqués dans l’amortissement du choc sont soumis à des efforts différents. En effet, par exemple dans le cas de choc violent, un moment de rupture S2 est généré sur certains poteaux 1 particulièrement exposés au choc et entraîne donc leur découplage du support rigide 2. Cependant, il a pu être observé que ce moment de rupture S2 n’est pas nécessairement atteint pour l’ensemble des poteaux 1 impliqués dans la collision. De par la rigidité des rails de la glissière de sécurité, des poteaux 1 relativement éloignés de l’endroit du choc peuvent en effet être impliqués dans l’amortissement du véhicule. Pour ces poteaux 1 qui ne sont pas soumis à un moment S2, le découplage par rupture des zones fragiles 5a, 5b ne peut donc
BE2017/5848 se produire. Il a cependant pu être observé qu’il était souhaitable que ces poteaux se découplent malgré tout du support rigide 2, pour éviter des interactions entre la glissière de sécurité et le véhicule ayant potentiellement des effets indésirables sur la stabilité de ce dernier. Sur ces poteaux 1 pour lesquels le moment de rupture S2 n’est pas atteint, la présence de la fente 7 connectée au trou traversant offre une possibilité supplémentaire d’obtenir un découplage entre le poteau 1 et le support rigide 2. Sous l’action de certains efforts, les platines 4, 4a, 4b peuvent en effet se déformer de manière à élargir la largeur de la fente 7 et à permettre le passage de la vis d’ancrage 8 à travers celle-ci. Le découplage entre le poteau 1 et le substrat rigide 2 est alors obtenu par un mouvement de translation selon l’axe x2 de la base de poteau 3 toujours couplée aux platines d’ancrage 4, 4a, 4b. Il a ainsi pu être observé que ce mode de découplage était parfois sollicité préférentiellement par rapport au mode de découplage par rupture en torsion des zones fragiles 5a, 5b, dans le cas d’une force d’impact orientée purement selon l’axe x2, mais insuffisante pour générer un moment de force Μ supérieur à la valeur seuil S2. En cas de composante latérale de la force d’impact F, selon l’axe xl donc, c’est par ailleurs à nouveau le mode de découplage par rupture en torsion des zones fragiles 5 a, 5b qui est prédominant. La connexion de la fente 7 au trou traversant 6 des platines d’ancrage 4, 4a, 4b rajoute donc une possibilité de découplage entre le poteau 1 et le support rigide 2 qui se révèle être utile au moins pour certains types de collision, en vue de la préservation du support rigide 2.
[40] Aux Figures 5-6, chaque fente 7 connectée à un trou traversant 6 d’une platine d’ancrage 4, 4a, 4b comprend avantageusement un bord 7a, 7b s’étendant selon un axe lia, 11b parallèle à x2 et tangent au trou traversant 6. Par ailleurs, l’axe lia, 1 lb est en position médiale par rapport à la zone fragile 5 a, 5b du couplage mécanique et le trou traversant 6. Par position médiale, on entend que l’axe 1 la, 1 lb, en plus d’être tangent au trou traversant 6, est situé entre le trou traversant 6 et la zone fragile 5a, 5b. En d’autres termes encore, le bord 7a, 7b de la fente 7 s’étend selon un axe 11 qui est parallèle à x2 et tangent au trou 6 du côté de la zone fragile 5a, 5b. De cette manière, la fente 7, en général plus étroite que le trou traversant 6, est connectée au trou traversant 6 tout en étant décalée vers la zone fragile 5 a, 5b par rapport au centre du trou traversant 6. Cette configuration pour les platines d’ancrage 4, 4a, 4b s’est révélée particulièrement avantageuse. En effet, lors de la déformation du couplage mécanique entre les platines
BE2017/5848 d’ancrage 4, 4a, 4b et la base de poteau 3, 3a, 3b sous l’action d’un moment de force M, la majeure partie de la déformation observable est assurée par la partie des platines d’ancrage 4, 4a, 4b se trouvant entre l’axe 11 du bord 7a, 7b et la zone fragile 5a, 5b, tel que représenté à la Figure 3. En positionnant le bord 7a, 7b de la fente 7, connectée au trou traversant 6, tangentiellement à ce trou, on empêche l’apparition d’un bras de levier généré par la partie déformée de la platine contre les moyens d’ancrage de la platine au support rigide 2, c’est-à-dire la vis 8 et écrou 9 représentés aux Figures 3-4. La présence d’un tel bras de levier serait en effet une cause potentielle d’endommagement pour ces moyens d’ancrage, ce qui pourrait les empêcher d’être réutilisés par la suite pour l’ancrage d’un nouveau poteau 1.
[41] La Figure 7 représente une glissière de sécurité comprenant des poteaux 1 ancrés à un support rigide 2, qui est ici une longrine en béton ou en métal, à l’aide d’un système d’ancrage tel que décrit plus haut. Des éléments horizontaux, les tubes 12 relient entre eux différents poteaux 1.
Claims (14)
- Revendications1. Système d’ancrage pour un poteau (1) de glissière de sécurité dans un support rigide (2), ledit poteau (1) comprenant une face avant (la) et une face arrière (lb), ledit système comprenant : -une base de poteau (3) ;-au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) au support rigide (2) ;-des moyens d’ancrage (8, 9, 10) de la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) au support rigide (2) ;dans lequel ladite base de poteau (3) est couplée mécaniquement à ladite au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) par un couplage mécanique, ledit couplage mécanique étant un couplage rigide déformable en rotation sous l’action d’une force F appliquée sur le poteau (1) ayant une composante horizontale orientée de l’avant vers l’arrière du poteau, ledit couplage mécanique entrant en déformation plastique lorsque ladite composante horizontale génère un moment de force M supérieur à une première valeur seuil SI sur le système d’ancrage, caractérisé en ce que ledit couplage mécanique est configuré pour entrer en rupture par torsion dans des zones fragiles (5 a, 5b) du couplage mécanique lorsque ladite composante horizontale de la force appliquée génère un moment de force supérieur à une seconde valeur seuil S2 sur le système d’ancrage, lesdites zones fragiles (5a, 5b) étant configurées pour que la base du poteau (3) soit totalement découplée de la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) après la rupture des zones fragiles (5a, 5b), lesdits moyens d’ancrage (8, 9, 10) de la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) au support rigide (2) étant configurés pour résister à un moment de force égal à ladite seconde valeur seuil S2.
- 2. Système d’ancrage selon la revendication 1 dans lequel les moyens d’ancrage (8, 9, 10) de la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) au support rigide sont configurés pour rester dans leur limite d’élasticité lorsqu’un moment de force égal à ladite seconde valeur seuil S2 est appliqué sur le système d’ancrage.
- 3. Système d’ancrage selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les zones fragiles (5a, 5b) du couplage mécanique entre la base de poteau (3)BE2017/5848 et la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) comprennent une soudure partielle entre la base de poteau (3) et la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b).
- 4. Système d’ancrage selon l’une quelconque des revendications 1 et 2 dans lequel les zones fragiles (5a, 5b) du couplage mécanique entre la base de poteau (3) et la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) comprennent une zone avec une épaisseur inférieure à celle de la base de poteau (3) et de la platine d’ancrage (4, 4a, 4b).
- 5. Système d’ancrage selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant deux platines d’ancrage latérales (4a, 4b) disposées autour de la base de poteau (3), lesdites zones fragiles (5a, 5b) étant positionnées aux interfaces entre chaque platine d’ancrage latérale (4a, 4b) et la base de poteau (3).
- 6. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant une platine d’ancrage centrale (4) couplée à une base de poteau comprenant deux parties latérales (3a, 3b) disposées autour de ladite platine d’ancrage centrale (4), lesdites zones fragiles (5a, 5b) étant positionnées aux interfaces entre la platine d’ancrage centrale (4) et chacune des deux parties latérales (3 a, 3b) de la base de poteau.
- 7. Système d’ancrage selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) comprend une fente traversante (7) s’étendant de l’avant vers l’arrière de ladite au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) jusqu’à une certaine profondeur sans en atteindre le bord arrière.
- 8. Système d’ancrage selon la revendication 7 dans lequel la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) comprend au moins un trou traversant (6) pour recevoir les moyens d’ancrage (8, 9, 10) au support rigide (2), ledit trou traversant (6) étant connecté à ladite fente (7).
- 9. Système d’ancrage selon la revendication 8 dans lequel ladite fente (7) comprend un bord (7a, 7b) tangent au trou traversant (6), ledit bord (7a, 7b) étant en position médiale par rapport au trou traversant (6) et à une zone fragile (5 a, 5b) du couplage mécanique.BE2017/5848
- 10. Système d’ancrage selon l’une quelconque des revendications 8 et 9 dans lequel les moyens d’ancrage de la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) au support rigide (2) comprennent des boulons d’ancrage, lesdits boulons d’ancrage comprenant des vis (8) et des écrous (9).
- 11. Système d’ancrage selon la revendication 10 dans lequel les boulons comprennent des rondelles (10) insérées entre les écrous et la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b).
- 12. Kit pour l’assemblage d’un système d’ancrage à un support rigide selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant une base de poteau (3), au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) couplée mécaniquement à ladite base de poteau et des moyens d’ancrage (8, 9, 10) de la au moins une platine d’ancrage (4, 4a, 4b) au support rigide (2).
- 13. Poteau ancré dans un support rigide (2) à l’aide d’un système d’ancrage selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
- 14. Glissière de sécurité ancrée dans un support rigide (2) comprenant une pluralité de poteaux (1) selon la revendication 13 et une pluralité d’éléments horizontaux (12) reliant lesdits poteaux (1) entre eux.
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