FR2596435A1

FR2596435A1 - Palier caoutchouc anti-sismique

Info

Publication number: FR2596435A1
Application number: FR8704394A
Authority: FR
Inventors: Yoshihide Fukahori; Wataru Seki; Toshikazu Yoshizawa; Shigenobu Suzuki; Takeshi Suga; Mitsuaki Maeda; Akihiko Ogino
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1987-10-02
Anticipated expiration: 2007-03-30
Also published as: US4761925A; FR2596435B1

Abstract

PALIER CAOUTCHOUC ANTI-SISMIQUE CONSTITUE PAR UNE STRUCTURE STRATIFIEE FORMEE PAR LIAISON D'UNE PLURALITE DE PLAQUES RIGIDES 12 AYANT DES PROPRIETES DE RAIDEUR ET D'UNE PLURALITE DE PLAQUES SOUPLES 11 AYANT DES PROPRIETES VISCO-ELASTIQUES, CES PLAQUES 11, 12 ETANT DISPOSEES LES UNES SUR LES AUTRES EN ALTERNANCE, ET DE SEMELLES 4, 5 QUI SONT CHACUNE FIXEES AUX SURFACES SUPERIEURE ET INFERIEURE DE LA STRUCTURE STRATIFIEE, SE CARACTERISANT PAR LE FAIT QUE L'EFFORT LOCAL EST UNIFORMEMENT REPARTI DANS LA TOTALITE DE LA STRUCTURE GRACE A L'ABAISSEMENT DE L'EFFORT LOCAL SE PRODUISANT AU VOISINAGE DES SEMELLES 4,5.

Description

PALIER CAOUTCHOUC ANTI-SISMIQUE

-- La présente invention concerne un palier caoutchouc anti-sismique dont La structure est telle qu'une pluralité de plaques rigides et qu'une pluralité de plaques souples ayant des propriétés visco5 élastiques sont liées les unes aux autres en alternance. Plus précisément, l'invention concerne un palier caoutchouc anti-sismique présentant un comportement anti-sismique et une durabilité supérieurs et

capable d'être fixé de manière stable tant au bâtiment 10 qu'à sa fondation, compte tenu de sa structure permettant de réduire les contraintes locales qui se produisent au voisinage des rebords.

On s'intéresse actuellement en particulier à la structure (de palier caoutchouc anti-sismique) 15 réalisée par stratification en alternance de plaques rigides,telles que des plaques d'acier,et de plaques souples, telles que des plaques de caoutchouc, ayant les propriétés viscoélastiques souhaitées, car cette structure présente les propriétés d'isolation et

d'absorption des vibrations exigées du palier antisismique.

Le palier caoutchouc anti-sismique est souple ou possède un faible module de cisaillement dans la direction horizontale. Du fait de cette propriété, il provoque le décalage de la fréquence naturelle d'un bâtiment en béton de structure rigide, par rapport à la fréquence sismique, lorsqu'il est

interposé entre le bâtiment de béton et sa fondation.

Pour cette raison, le oalier caoutchouc anti-sismique 30 réduit sensiblement l'accélération du séisme auquel

est exposé le bâtiment.

Comme mentionné ci-dessus, le palier caoutchouc anti-sismique possède un élément de palier qui est interposé entre un bâtiment et sa

fondation de façon à porter la totalité du bâtiment.

Par conséquent, une fois installé, son remplacement est techniquement difficile ou'économiquement irréaliste. Cela exige que la structure antisismique ait une durée de vie (cinquante-soixante ans) identique

à celle des structures de béton.

Comme le montre la figure 2(a), le palier caoutchouc anti-sismique 10 est constitué d'une structure stratifiée 1 et de semelles 4 et 5. La structure

stratifiée 1 est faite de plaques souples R1, R2, R3...

et de plaques rigides S1, S2P S3V... placées Les unes 15 sur les autres. Les semelles 4 et 5 sont des plaques d'acier épaisses qui sont respectivement solidement liées au sommet et à la base de la structure stratifiée 1. La semelle 4 est en contact avec un bâtiment, et la semelle 5 est en contact avec une fondation. 20 Le palier caoutchouc antisismique 10 est caractérisé par sa déformation élastique ou son aptitude à reprendre sa forme initiale après déformation par un séisme. Grâce à cette propriété, le palier caoutchouc anti-sismique 10 est soumis à une forte déformation par cisaillement lorsque le bâtiment vibre lors d'un important séisme, comme l'illustre la figure 2(b). En d'autres termes, les plaques souples Rl, R2... interposées entre les plaques rigides Sls S2...subissent une déformation par traction pou-30 vant atteindre plusieurs centaines de pourcent. Parmi les plaques souples, celle (R1) qui est adjacente à la semelle subit une déformation locale extrêmement importante dans la partie (X) o la plaque rigide S1 est incurvée dans la direction de la flèche, du fait d'une déformation par cisaillement. La déformation locale a longtemps été considérée comme étant La cause de l'endommagement ou de la rupture de La structure anti-sismique. Jusqu'à présent, aucune analyse détaillée n'a été faite sur les contraintes et Les efforts Locaux qui, Lorsqu'une force de cisaitlement importante est appliquée au palier caoutchouc anti-sismique Lors d'un séisme, agissent dans le palier caoutchouc anti-sismique qui supporte le poids d'un bâtiment pendant des périodes 10 prolongées. On a déduit de la forme approximative observée lorsqu'un palier caoutchouc anti-sismique est effectivement déformé, qu.e L'effort maximal se produisait dans la partie X. Cette déduction a conduit certaines per15 sonnes en Angleterre et en Nouvelle-Zélande à croire qu'il était possible d'empêcher l'important effort local de se produire dans La partie A du palier caoutchouc anti- sismique, et ainsi, d'éviter que le palier caoutchouc anti-sismique 10 ne s'endommage ou ne se 20 rompe, si les semeLLes 8 et 9 du patier caoutchouc anti-sismique 10 étaient munies d'évidements 8a, 8b, 9a, 9b dans Lesquels étaient engagés des bouLons 2a, 2b, 3a, 3b fixés au bâtiment 2 et à La fondation 3, comme l'illustre la figure 3(a). (Ce système est connu 25 sous le nom de "système dowel"). Ce-système permet aux semelles 8 et 9 de s'infléchir dans les directions de la flèche illustrée figure 3(b) lors d'un séisme, de façon qu'aucun effort local important ne se produise dans la partie A du palier caoutchouc anti- sismique. 30 Il est bien connu qu'un bâtiment rigide tel qu'un bâtiment en béton placé sur une structure souple comme un palier caoutchouc anti- sismique, est non seulement soumis à de simples mouvements horizontaux, mais également à un mouvement vertical et à un 35 mouvement de rotation, lorsqu'il est exposé aux

1.1 1

secousses verticales et horizontales d'un séisme.

Ces mouvements complexes provoquent l'oscillation du bâtiment. Par conséquent, le palier caoutchouc anti-sismique doit être solidement et totalement fixé à la base et à la fondation par l'intermédiaire des semelles. Cependant, ce principe ne peut s'appliquer à la technoLogie classique illustrée aux figures 3(a) et 3(b), selon laquelle les semelles 8 et 9 ne sont ni fixées au bâtiment 2, ni à la fondation 3, et sont

réalisées de telle manière qu'elles fléchissent proportionnellement à la déformation par cisaillement.

Cette structure rend le bâtiment extrêmement instable et l'expose à un bascuLement provoqué par de fortes oscillations. On peut par conséquent en conclure qu'en Angleterre et en Nouvelle-Zélande, on attache une grande importance à la diminution de l'effort local au voisinage de la semelle, plutôt qu'à la stabilité d'un bâtiment. * Pour les raisons mentionnées ci-dessus, il.est apparu nécessaire de disposer d'un palier caoutchouc anti-sismique soumis à de très faibles efforts locaux, même lorsqu'il est fixé à un bâtiment ou à une fondation par l'intermédiaire de semelles (dans le présent fascicule, ce type de palier caoutchouc anti- sismique est désigné sous le nom de

"palier caoutchouc anti-sismique fixé à la fondation").

Dans le cas d'un palier composé de plaques rigides (telles que des plaques d'acier) et de plaques 30 souples (telles que des plaques de caoutchouc) stratifiées les unes sur les autres, une contrainte et un effort excessifs se produisent dans la partie de la plaque souple qui est en contact avec le bord de la

plaque rigide, et cette partie est susceptible de 35 s'endommager. Ce fait est bien connu.

Une façon connue de diminuer la contrainte locale dans la partie d'une plaque souple qui est en contact avec le bord d'une plaque rigide, consiste à rendre concave le côté de la plaque souple 21, comme L'illustre La figure 9, qui est une vue en coupe longitudinale d'un paLier de caoutchouc classique. Le fait de rendre concave le côté de chaque plaque souple est peu avantageux dans Le cas d'un palier caoutchouc anti-sismique se composant de plaques rigides et de 10 plaques souples stratifiées les unes sur les autres, car cela conduit à de médiocres aptitudes au démoulage et nécessite un moule coOteux. Cet inconvénient

est plus grave lorsque les plaques souples sont minces.

L'un des inconvénients du palier caoutchouc 15 anti-sismique classique à structure stratifiée, est que les bords des plaques rigides, comme par exemple des plaques d'acier, sont exposés et qu'ils sont sujets à la corrosion. Dans le cas d'un isolateur de vibrations en caoutchouc, le côté exposé de la plaque métallique est recouvert d'un revêtement. Mais ce revêtement n'est pas approprié au palier caoutchouc anti-sismique qui doit avoir une durée de vie prolongée (par exemple

de soixante ans pour les bâtiments en béton).

Comme le palier caoutchouc anti-sismique est exposé en permanence à l'atmosphère lorsqu'il est utilisé, il est dégradé par l'air, l'humidité, l'ozone, la lumière ultraviolette, les rayonnements (lorsqu'il est utilisé pour une centrale nucléaire) et le vent marin (lorsqu'il est utilisé dans un bâtiment de bord 30 de mer) pendant des durées prolongées. En outre, le palier caoutchouc anti-sismique qui supporte un bâtiment est soumis à une charge de compression permanente, qui exerce à son tour une contrainte de traction très importante sur la surface de la couche de caoutchouc. 35 Une déformation sous pression allant jusqu'à 10 % peut provoquer une déformation par traction de 100 à 300 Z sur la surface, si le degré de fluage après utilisation prolongée est important. Cette déformation de surface est amplifiée par la déformation par cisaillement atteignant 100 à 200 % lors d'un séisme. Cette contrainte par traction et cette déformation par traction favorisent la dégradation du palier caoutchouc antisismique par l'atmosphère. Pour cette raison, il est important de minimiser la charge de traction à la surface du palier caoutchouc anti-sismique et de réaliser le palier caoutchouc anti- sismique à partir d'un caoutchouc ayant une bonne résistance aux agents atmosphériques. Compte tenu de ce qui a été mentionné ci15 dessus, la présente demanderesse a réexaminé la

structure du palier caoutchouc anti-sismique classique du point de vue de la charge de traction superficielle et de la résistance aux agents atmosphériques.

A L'heure actuelle, il existe deux types de palier 20 caoutchouc antisismique qui sont illustrés aux figures 11 et 12. Celui qui est illustré à la figure 11 se compose de couches de caoutchouc 21 et de plaques métalliques 22 stratifiées les unes sur les autres, le bord 22a de la plaque métallique 22 étant exposé 25 ou recouvert d'une fine couche de caoutchouc (0,5 1 mm). Celui qui est illustré figure 12 se compose de couches de caoutchouc 21 et de plaques métalliques 22 stratifiées les unes sur les autres, le bord 22a

des plaques métalliques 22 étant recouvert d'une 50 épaisse couche de caoutchouc 23.

Le matériau caoutchouteux utilisé pour ces structures anti-sismiques est soit un caoutchouc naturel, en Angleterre et en Nouvelle-Zélande o l'on attache de l'importance à la résistance à la rupture S5 soit du chloroprène, en France, o l'on attache de L'importance à La résistance aux agents atmosphériques. Dans ces deux premiers pays, le palier caoutchouc antf-sismique est recouvert d'une épaisse couche de caoutchouc pour compenser la médiocre résistance aux agents atmosphériques (résistance au vieillissement, résistance à l'ozone et résistance à l'oxydation), constituée de caoutchouc naturel, comme l'illustre la figure 12. (A titre d'exemple, la couche de caoutchouc superficielle a une épaisseur de 75 mm 10 dans le cas d'un palier caoutchouc anti- sismique utilisé pour un palais de justice construit dans la

banlieue de Los Angeles).

Le palier caoutchouc anti-sismique classique constitué de caoutchouc chloroprène ayant une bonne résistance aux agents atmosphériques présente l'inconvénient d'avoir de médiocres propriétés de fluage. Cela résulte du fait que le caoutchouc chloroprène présente une forte perte par hystérésis. En outre, il se raidit aux faibles températures car le chloroprène se cristal20 lise facilement à basse température. Le prix élevé du

caoutchouc chloroprène est un autre inconvénient.

Par ailleurs, le caoutchouc naturel présente une médiocre résistance aux agents atmosphériques, ce qui est bien connu. Le caoutchouc naturel dégradé se 25 reconnaît par une modification visible telle qu'une fissuration par L'ozone; il est également caractérisé par un module d'élasticité fortement accru et une diminution de la résistance et de l'allongement à la rupture. Après dégradation pendant une période prolongée 30 par exposition à l'atmosphère, le caoutchouc naturel présente d'innombrables fissurations par l'ozone à sa

surface et devient friable.

La médiocre résistance aux agents atmosphériques du caoutchouc naturel pose un problème dans le 35 cas d'un palier caoutchouc anti-sismique réalisé de la façon illustrée figure 12. La couche superficielle dégradée se rompt facilement lorsque le palier caoutchouc anti-sismique subit une importante déformation de façon répétitive lors d'un séisme, même si le caout5 chouc intérieur n'est pas dégradé. La couche de surface rompue déclenche alors la rupture de toutes Les couches de caoutchouc (cela a été démontré expérimentalement en montrant qu'un échantillon de caoutchouc ayant de bonnes caractéristiques de vieillissement à la chaleur était facilement rompu par simple pliage s'il était

revêtu d'un autre caoutchouc de médiocres caractéristiques de vieillissement à la chaleur, après vieillissement à la chaleur de L'échantillon).

La dégradation de la couche superficielle 15 du palier caoutchouc antisismique pose un autre problème. La fissuration par l'ozone de La surface permet l'infiltration d'eau, et l'eau corrode les plaques rigides (ou plaques métalliques), ce qui donne naissance

à une déstratification des plaques métalliques et des 20 couches de caoutchouc.

Si l'on tient compte des indications ciaprès, le palier caoutchouc antisismique doit être aussi résistant que possible à la dégradation due à l'environnement, lorsqu'il est utilisé. Le palier 25 caoutchouc antisismique doit avoir une durabilité prolongée sur une période d'environ soixante ans, comme mentionné ci-dessus. Le palier caoutchouc antisismique pourrait se briser entièrement même si une petite partie de celui-ci était dégradée. Toute dégra30 dation, la plus minime soit-elle, ne doit pas être négligée car le palier caoutchouc anti-sismique pourrait faire L'objet d'une déformation inattendue. Le palier caoutchouc anti- sismique doit présenter une sécurité

parfaite car il supporte un bâtiment habité.

De même que tous les produits industriels, le palier caoutchouc antisismique doit être produit à un coût suffisamment bas. Par conséquent, le palier caoutchouc anti-sismique constitué de caoutchouc naturel, qui présente une mauvaise résistance aux agents atmosphériques, doit être revêtu d'un caoutchouc spécial présentant une bonne résistance aux agents atmosphériques. La présente invention a pour but de fournir un palier caoutchouc anti-sismique pouvant être fixé de façon stable et rigide à un bâtiment et à

sa fondation.

Un autre but de l'invention est de fournir un palier caoutchouc antisismique amélioré, caractérisé par le fait que l'effort local est réduit et que les endommagements et les ruptures provoqués par

l'effort Local sont sensiblement réduits, bien qu'il 15 soit fixé rigidement à un bâtiment et à sa fondation.

Le palier caoutchouc anti-sismique de la présente invention comprend une structure stratifiée se composant d'une pluralité de plaques rigides et d'une pluralité de plaques souples ayant des proprié20 tés viscoélastiques, liées les unes aux autres en alternance, et des semelles qui sont chacune fixées aux surfaces supérieure et inférieure de la structure stratifiée, caractérisé par le fait que l'effort local est uniformément réparti dans toute la structure grâce 25 au fait qu'on diminue l'effort local qui se produit à

proximité des semelles.

La présente demanderesse a étudié le palier caoutchouc anti-sismique du type fixé à la fondation qui n'est pas endommagé ou rompu par l'effort local. 30 Cette étude a commencé par l'analyse d'une forte contrainte de déformation appliquée à un matériau caoutchouteux. Cette analyse peut être considérée comme apportant la réponse à la question de connaître le lieu et la grandeur de l'effort local qui se produit 35 dans un palier caoutchouc anti-sismique du fait de la déformation par compression qui est exercée par un bâtiment et de la déformation par cisaillement qui est exercée par le mouvement horizontal produit

par un séisme.

Pour qu'un palier caoutchouc anti-sismique puisse soutenir un bâtiment pendant des périodes prolongées et qu'il'présente une parfaite sécurité vis-àvis des mouvements provoqués par les grands séismes,

des études théoriques sont indispensables, au lieu 10 des études empiriques classiques.

L'analyse de la contrainte appliquée à un matériau s'effectue généralement par la méthode des éléments finis (MEF) au moyen d'un ordinateur. Comme L'analyse par MEF représente initialement la relation contrainte-déformation d'un matériau par L'intermédiaire d'une approximation linéaire, les valeurs calculées sont en accord avec les valeurs réelles dans le cas d'une très faible déformation. Cependant, cela

n'est plus le cas pour les fortes déformations.

Dans les études qu'elle a entreprises, La demanderesse a utilisé une méthode consistant à représenter la non linéarité aussi fidèlement que possible pour un matériau caoutchouteux tel qu'un palier caoutchouc antisismique soumis à une très forte déformation. 25 Les résultats de ces études ont montré que la déformation calculée (ligne continue) est en accord presque

complet avec la déformation mesurée (ligne discontinue) torsque la déformation par compression est de 8,5 Z et lorsque la déformation par cisaillement est de 100 X, 30 comme L'illustre la figure 4.

Lors d'une étape suivante, La demanderesse a étudié la déformation et l'effort exercés sur chaque partie par application d'une déformation par compression de 6 Z et d'une déformation par compression de 100 X à 35 un palier caoutchouc anti-sismique se composant de cinq

couches de caoutchouc (R11, R12, R13, R12, R11)' de quatre plaques d'acier (S11, S12, S12, S11) et de semelles 4 et 5, comme l'illustre la figure 5.

Dans le cas de la déformation illustrée schématique5 ment figure 6, les valeurs de L'effort aux points A à E étaient les suivantes: points A et B = 138 %, points C et D = 51 %, et point E = 80 % (voir la colonne de l'exemple comparatif dans le tableau 1 fourni plus loin). Ce résultat indique qu'un effort 10 plus important se produit dans R11 à proximité de

la semelle que dans R13, au centre.

Comme mentionné ci-dessus, on pensait de manière empirique qu'un important effort Local se produisait sur le côté étiré (partie A de la figure 6) 15 se trouvant au voisinage de la semelle Lorsqu'un palier caoutchouc anti-sismique subissait une déformation par cisaillement. Cependant, les analyses effectuées par la présente demanderesse indiquent que l'important effort local se produisant dans la 20 couche de caoutchouc R11 à proximité de la semelle se produisait non seulement sur le côté étiré A, mais également sur le côté comprimé B.

Une autre étude a révélé Les points suivants.

Lorsqu'un palier caoutchouc anti-sismique subit une 25 déformation par compression et une déformation par cisaillement, un effort local important se produit sur le côté étiré A et sur le côté comprimé B, à proximité de la semelle. Cette répartition régulière de l'effort LocaL influence la couche de caoutchouc 30 adjacente R12 (si l'on utilise davantage de couches de caoutchouc, celles qui sont proches du centre sont également influencées). Il a été constaté que la diminution de l'effort LocaL se produisant au voisinage de la semelle était indispensable pour mettre au point 35 le paLier caoutchouc anti-sismique du type fixé à la fondation, qui est très peu susceptible de s'endommager

et de se rompre en raison d'un effort local. La présente invention a été réalisée sur la base de cette découverte.

Les analyses effectuées par la présente demanderesse ont apporté une connaissance très importante sur l'effort local. Le palier caoutchouc antisismique de type dowel utilisé en Angleterre et en Nouvelle-Zélande ne présente pas une sécurité totale en ce qui concerne une rupture provoquée par un effort 10 local à proximité de la semelle; au contraire, iL présente un risque d'oxydation. Dans le cas du palier du type doweL, la semelle sous tension fLéchit de la manière indiquée dans les figures 3(a) et 3(b), en produisant une diminution de L'effort local dans la partie A. Cependant, cette structure augmente l'effort local dans la partie B, ce qui conduit à une rupture de La partie B. La présente invention se fonde sur les analyses qui ont été effectuées avec succès pour la

première fois dans le monde.

- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du palier caoutchouc anti-sismique selon un exemple de L'invention; - Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe longitudinale d'exemples classiques de paliers caout25 chouc anti-sismiques. Les figures 2(a) et 3(a) représentent l'état normal et les figures (2b) et 3(b) représentent l'état déformé lors d'un séisme; - La figure 4 est un diagramme représentant Les résultats de l'analyse par La MEF d'un palier 30 caoutchouc anti-sismique ordinaire; - La figure 5 est une vue en coupe d'un palier caoutchouc anti-sismique ordinaire utilisé pour l'analyse de l'effort principal; - La figure 6 est un diagramme schématique représentant la déformation du palier caoutchouc antisismique iLLustré à La figure 5; - La figure 7 est une vue agrandie d'une partie VII de la figure 1; - Les figures 8(a), (b) et (c) représentent la courbure au voisinage de la semelle; - La figure 9 est une vue en coupe partielle d'un palier caoutchouc anti-sismique classique; Les figures 10(a), (b) et (c) représentent des exemples du bord arrondi de la plaque rigide; - Les figures 11 et 12 sont des vues en 10 coupe de paliers caoutchouc anti-sismiques classiques; - La figure 13 est une vue en coupe d'une structure stratifiée d'un autre exempte de L'invention; La figure 14 est un diagramme schématique 15 représentant la déformation du palier caoutchouc antisismique de l'invention qui se produit dans l'exemple expérimental. La figure 1 est une vue en coupe Longitudinale d'un palier caoutchouc anti-sismique 20 selon un 20 mode de réalisation de l'invention. Le palier caoutchouc anti-sismique est constitué par une structure stratifiée 13 et des semelles 4 et 5 fixées à son sommet et à sa base. La structure stratifiée 13 se compose de plaques souples 11 de caoutchouc ou d'un 25 composé de ce type, ayant une propriété visco-élastique, et de plaques rigides 12 d'acier ou d'un produit de ce type, ayant une propriété de rigidité, lesdites

plaques étant stratifiées en alternance.

La structure stratifiée 13 présente une 30 section droite se caractérisant par des courbures vers l'intérieur aux quatre coins se trouvant en

contact avec les semelles 4 et 5. Le rayon de courbure doit être sélectionné de manière appropriée.

S'il est trop petit, la courbure n'a que peu d'effet 35 sur la diminution de l'effort Local; et s'il est > - 0

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anti-sismique devient très difficile.

Par conséquent, le rayon de courbure (L) doit de préférence être établi de telle manière que les équations suivantes soient satisfaites: _ (h + K) 4 L 4 5 (h + k); de préférence: 1 (h + K) 4 L 4 4 (h +k); et mieux encore:11 (h + K) 4 L 4 3 (h + k) 10 o k est l'épaisseur de la plaque souple 11 et h 0 est l'épaisseur de la plaque rigide 12 représentées à la figure 7, qui est une vue en coupe agrandie

de la partie VII de la figure 1.

La courbure n'est pas limitée à celle qui est représentée figure 7, mais elle peut avoir n'importe quelle autre forme telle que celle qui est illustrée figure 8(a) ou 8(b), o elle est formée par une droite ou une combinaison de deux ou plusieurs droites, ou celle qui est représentée à la figure 8(c), qui est une combinaison d'arcs

0 de cercle et de droites.

Dans le cas du palier caoutchouc antisismique représenté figure 1, la plaque rigide 12 a un bord arrondi vers l'extérieur et la périphérie des plaques rigides est recouverte d'une couche

extérieure de caoutchouc spécial 14. Le bord arrondi de la plaque rigide 12 doit avoir un rayon de courbure (r) supérieur à 0,1 mm, et de préférence, supérieur à 0,3 mm, et mieux encore à 0,5 mm.

La courbure du bord arrondi de la plaque rigide n'est pas limitée à celle qui est.illustrée figure 1, mais peut avoir n'importe quelle autre forme, dans la mesure o elle conduit à une diminution de la contrainte locale. A titre d'exemple, les courbures représentées aux figures 10(a) et 10(b) se composent d'une pluralité de droites, et celle qui est représentée figure 10(c) est une combinaison d'arcs

de cercle et de droites.

Le bord régulièrement arrondi de la plaque rigide 12 réduit sensiblement la contrainte ou l'effort qui se produit dans la partie de la plaque souple 11

qui est en contact avec le bord.

Pour tenter de diminuer l'effort de traction 10 se produisant dans la couche superficielle du palier caoutchouc anti-sismique sous une charge statique et lors d'un séisme, la présente demanderesse a étudié le caoutchouc de surface 23 qui recouvre la structure stratifiée représentée figure 12 (la partie allant du 15 bord de la plaque rigide à la surface externe (ou la couche ayant une épaisseur T dans la figure 12) est

désignée sous le nom de couche de couverture).

L'effort local se produisant dans la couche

superficielle exposée à l'atmosphère diminue lorsque 20 l'épaisseur T de la couche de couverture augmente.

Cependant, la diminution de la contrainte locale ne varie plus au-delà d'une certaine épaisseur de la couche de couverture. Par ailleurs, au fur et à mesure que l'épaisseur de la couche de couverture augmente, 25 le palier de caoutchouc anti-sismique nécessite une plus grande quantité de matériau et un temps de vulcanisation prolongé, ce qui conduit à une augmentation

de sont coût.

Pour les raisons mentionnées ci-dessus, l'épaisseur T de la couche de couverture doit être de I à 30 mm, et de préférence de 2 à 20 mm, et mieux encore de 3 à 15 mm. Dans le cas o le palier caoutchouc anti- sismique doit avoir une caractéristique ignifuge et d'autres comportements spéciaux, la couche 35 de couverture peut avoir une épaisseur supérieure à mm. Comme te paLier caoutchouc anti-sismique *r est exposé en permanence à L'atmosphère, il doit être protégé par un caoutchouc ayant une résistance aux agents atmosphériques supérieure. Le palier caoutchouc anti-sismique de l'exemple de L'invention illustré figure 1 est recouvert d'un caoutchouc spécial 14 ayant une résistance aux agents atmosphériques supérieure. Comme exemples de caoutchouc spécial, on citera le caoutchouc butyle, le caoutchouc acryle, le polyuréthane, le caoutchouc silicone, un caoutchouc fluoré, le caoutchouc polysulfure, le caoutchouc éthylène-propylène (EPR et EPDM), L'Hypalon, le polyéthylene, Le caoutchouc éthyLène-acétate de vinyle, le caoutchouc épichlorhydrine, et le caoutchouc chloro15 prène. On préfère parmi ceux- ci, du point de vue de La résistance aux agents atmosphériques, le caoutchouc butyle, le polyuréthane, le caoutchouc éthylène-propyLène, ['Hypalon, le polyéthylène chloré, Le caoutchouc éthylène-acétate de vinyle, et le caoutchouc chloro20 prène. Parmi ceux-ci, on préfère du point de vue de l'adhérence au caoutchouc constituant les plaques souples, te caoutchouc butyle, lecaoutchouc éthylène

propylène, et le caoutchouc chloroprène.

Ces matériaux caoutchouteux peuvent être 25 utilisés individuellement ou en association les uns avec les autres. Pour l'amélioration de leur allongement et d'autres propriétés physiques, ils sont mélangés à un caoutchouc du commerce tel que te caoutchouc naturel, le caoutchouc isoprène, le caoutchouc styrène-butadiène, le caoutchouc butadiène et le caoutchouc nitrile. En outre, on peut incorporer à ces caoutchoucs des additifs tels qu'une charge, un antioxydant, un plastifiant, un assouplissant et une huile, qui sont couramment utilisés pour le traitement des caoutchoucs. Un composé de caoutchouc préféré est constitué de parties en poids d'un caoutchouc éthylène-propytène, de 5-50 parties en poids de résine cyclopentadiène ou dicyclopentadiène, et de 2- 30 parties en poids de colophane. Ce composé de caoutchouc présente des propriétés de fracture et d'adhérence aux métaux particulièrement améliorées. Parmi les matériaux caoutchouteux mentionnés ci-dessus, le caoutchouc éthylène-propylène est supérieur en ce qui concerne la résistance à l'ozone, la 10 résistance aux rayonnements, la résistance à l'oxydation, la résistance aux ultraviolets, la résistance au vieillissement thermique et Le comportement à basse température. Cependant, il n'est pas nécessairement satisfaisant en ce qui concerne l'adhérence à des 15 plaques souples de caoutchouc, l'adhérence à des plaques rigides métalliques, l'aptitude à la transformation et les propriétés de rupture telles que l'allongement à la rupture. Les propriétés du caoutchouc éthyLène-propylène sont améliorées lorsqu'on y incorpore une résine cylclopentadiène et/ou une résine

dicyclopentadiène ou un dérivé de colophane. Ces additifs sont également efficaces pour améliorer la résistance aux agents atmosphériques.

La résine cyclopentadiène ou la résine dicyclo25 pentadiène améliore l'aptitude à la transformation du caoutchouc et améLiore également ses propriétés physiques grâce aux réactions chimiques et physiques mutuelles avec le caoutchouc, qui ont lieu lors de la vulcanisation. Plus précisément, la résine cyclo30 pentadiène ou la résine dicyclopentadiène est supérieure aux huiles plastifiantes ordinaires. Elle peut être facilement mélangée au caoutchouc en provoquant un dégagement de chaleur moins important. Elle affecte peu les propriétés de rupture du composé de caoutchouc 35 auquel elle est mélangée. Elle fournit un composé de caoutchouc supérieur en ce qui concerne l'adhérence aux

métaux (cela est particulièrement le cas des composés.

à base de caoutchouc éthylène-propylêne). Elle ne migre pas à partir du composé de caoutchouc mais conserve Les propriétés du caoutchouc pendant de Longues périodes. La résine cyclopentadiène ou dicyclopentadiène devant être incorporée aux composés à base de caoutchouc éthylène- propylène est une résine de pétrole se composant principalement de cyctopenta10 diène ou de dicyclopentadiène. ELle comporte des copolymères de cyclopentadiène ou de dicycLopentadiène avec un hydrocarbure oléfinique polymérisable et comporte également des polymères de cyclopentadiène et/ou de dicyclopentadiène. Ces résines doivent conte15 nir plus de 30 % en poids, et de préférence, plus de

% en poids de cyclopentadiène ou de dicyclopentadiène, ou d'un mélange de ceux-ci.

L'hydrocarbure oléfinique copolymérisable avec le cyclopentadiène ou le dicyclopentadiène peut 20 être un hydrocarbure oléfinique tel que Le 1butène, te 2-butène, l'isobutylène, le 1-pentène, Le 2-pentène, te 2méthyt-1-butène, Le 3-méthyl-1-butène et le 2méthyl-2-butène; un hydrocarbure dioléfinique tel que te butadiène, L'isoprène et le 3-méthyl1,2-buta25 diène; et un hydrocarbure aromatique substitué par du vinyle tel que Le styrène, l'a-méthylstyrène et le vinyltoluène. Ils peuvent être copolymérisés avec du cyclopentadiène ou du dicyclopentadiène par réaction de Friedel-Crafts en présence d'un catalyseur

approprié.

Compte tenu de sa masse moléculaire et de La réactivité de sa double Liaison, La résine cyclopentadiène ou la résine dicyclopentadiène doit de préférence avoir un point de ramollissement de 50-2000C (mesuré par La méthode bille et anneau conformément à La norme JIS K-5902) et un indice de brome de 40-150 (mesuré conformément à la norme ASTM D-1158-57T) de

façon à produire un effet souhaitable sur les propriétés physiques du caoutchouc vulcanisé.

La quantité de cyclopentadiène et/ou de dicyclopentadiène à incorporer doit être de 5 à 50 parties en poids, et de préférence de 15 à 35 parties en poids, pour 100 parties en poids de composé à

base de caoutchouc éthylène-propylène.

Le dérivé de colophane est principalement composé d'un mélange d'acides carboxyliques tels que l'acide abiétique et d'acides pimariques, et peut par exemple être un ester de colophane, de la colophane polymère, de la colophane hydrogénée, de la 15 colophane durcie, de la colophane supérieure, du résinate de zinc et de la colophane modifiée. Le dérivé de colophane est ajouté à raison de 2-30 parties en poids pour 100 parties en poids de composé

à base de caoutchouc éthylène-propylène.

Le caoutchouc éthylène-propylène peut être un caoutchouc éthylènepropylène diène (EPDM) contenant un diène en tant que troisième constituant, un caoutchouc éthylène-propylène (EPR) ne contenant pas de troisième constituant, un caoutchouc éthylène25 propylène diène étendu à L'huile et un caoutchouc EPR étendu à l'huile. Le caoutchouc éthylènepropylène peut être mélangé à un caoutchouc universel tel que les caoutchoucs NR, BR et SBR, selon les besoins, afin

d'améliorer l'aptitude à la transformation.

On peut incorporer au composé de caoutchouc un accélérateur de vulcanisation sélectionné en fonction de l'application envisagée. Comme exemples d'accélérateur de vulcanisation, on citera des accélérateurs de type thiazole, des accélérateurs de type guanine, 35 des accélérateurs de type thiuram, et des accélérateurs de type thiocarbamate. Parmi ceux-ci, on préfère - te suLfènamide de N-cycLohexyl-2-benzothiazole, te disulfure de dibenzothiazile, le monosulfure de tétraméthylthiuram, la 2mercaptobenzothiazoLe, un seL de cyclohexylamine de 2mercaptobenzothiazole, le disulfure de tétra-2-éthylhexylthiuram, le di2éthyLhexyldicarbamate de zinc, et la diphénylguanidine.

Parmi ceux-ci, on préfère en particulier le sulfénamide de N-cyclohexyl-2benzothiazole et La diphénylguanidine.

La quantité souhaitable d'accélérateur de vulcanisation 10 est de 0,5 à 5 parties en poids. Le composé de caoutchouc peut en outre contenir une charge, un antioxydant, un plastifiant, un assouplissant, et une huile qui sont

couramment utilisés pour la transformation du caoutchouc.

- o -Conformément à la présente invention, la couche de couverture mentionnée précédemment doit être faite d'un composé de caoutchouc spécial supérieur du point de vue de la résistance aux agents atmosphériques, et doit avoir l'épaisseur T spécifiée précédemment. Si ceLa est impossible à réaliser pour des raisons techniques ou autres, il n'est pas toujours nécessaire que l'épaisseur t de la figure 7 soit égale à l'épaisseur T de la couche de couverture. Dans ce cas, L'épaisseur t du composé de caoutchouc spécial peut être de 25 1-20 mm, et de préférence de 2-20 mm, et mieux encore de 2-15 mm. Le composé de caoutchouc spécial B doit se lier solidement aux plaques souples 11, aux plaques rigides 12 et aux semelles 4 et 5. La liaison peut

s'effectuer facilement par l'une quelconque des 30 méthodes suivantes.

(a) Le caoutchouc destiné aux plaques souples 11 (désigné sous le nom de caoutchouc interne) et le caoutchouc spécial sont vulcanisés simultanément; (b) le caoutchouc interne est vulcanisé en premier 35 Lieu et le caoutchouc spécial est vulcanisé ensuite; I (c) Le caoutchouc interne et le caoutchouc spécial sont vulcanisés séparément, puis sont liés l'un

à l'autre par un adhésif.

La liaison du caoutchouc interne au caout5 chouc spécial peut être favorisée par interposition d'une troisième couche de caoutchouc entre ceux-ci, cette couche adhérant bien aux deux caoutchoucs. En outre, on peut incorporer au caoutchouc interne et/

ou au caoutchouc spécial des additifs améliorant 10 l'adhérence.

Comme le montre la figure 1, le palier caoutchouc anti-sismique de l'invention est caractérisé par le fait que les plaques rigides ont un bord arrondi vers l'extérieur et que le bord des plaques rigides est recouvert d'un composé de caoutchouc spécial ayant une épaisseur appropriée. Cette structure conduit à une diminution de l'effort local se produisant au voisinage des semelles, répartit l'effort uniformément dans la totalité du palier de caoutchouc anti-sismique, et diminue la valeur absolue de l'effort local. Il peut exister un cas o l'effort local au voisinage des semelles est réduit du fait de la structure représentée figure 1, mais o l'effort local dans 25 d'autres parties s'accroit, l'effort local maximum ne diminuant pas. Pour éviter que cela ne se produise, les différents facteurs suivants devront être équilibrés les uns par rapport aux autres de façon appropriée: (1) La courbure du point formée par la semelle et la 30 face extérieure de la structure stratifiée; (2) La forme du bord arrondi vers l'extérieur des plaques rigides; (3) L'épaisseur de la couche de couverture recouvrant

la structure stratifiée.

2' Il est maintenant possible d'équilibrer ces facteurs à L'aide de calculs par la méthode des éléments finis appliqués aux grandes déformations, ces calculs ayant été développés par La présente demanderesse. Les plaques rigides 12 peuvent être faites de métal, de céramiques, de matières plastiques, de FRP, de polyuréthane, de bois, de carton, d'ardoise et de stratifiés décoratifs, la plaque d'acier étant o préférée. Les plaques souples 11 peuvent être constituées d'un caoutchouc vulcanisé, d'un caoutchouc non vulcanisé, de leurs mousses, et de tous autres matériaux ayant l'élasticité du caoutchouc, Le caoutchouc vulcanisé étant préféré. La forme des plaques rigides et des plaques souples peut être circulaire, carrée, pentagonale, hexagonale, ou polygonale. La Liaison

des plaques rigides aux plaques soupLes peut s'effectuer à L'aide d'un adhésif ou par covuLcanisation.

Le palier caoutchouc anti-sismique subit 0 une importante déformation par cisaillement lorsque Le bâtiment oscille en cas de séisme. Cette déformation par cisaillement conduit à un effort Local très important au niveau de la couche de surface de La plaque souple adjacente à la semelle de La structure 5 stratifiée. Cet effort local conduit à un endommagement et à la rupture du palier de caoutchouc antisismique. Comme cet effort local résulte de la déformation par flexion de la plaque rigide au voisinage de la semelLe, cela doit être évité par L'une au moins des dispositions indiquées ci-après, préconisées par La présente invention: (I> Faire en sorte que la raideur à la flexion de la plaque rigide adjacente à La semelle soit supérieure à celle de la plaque rigide la plus proche du centre; (II) Faire en sorte que la contrainte de traction de la plaque souple adjacente à la semelle soit supérieure à celle de la plaque souple

la plus proche du centre.

Lorsque les plaques rigides n'ont pas une raideur à la flexion uniforme et/ou lorsque les plaques souples n'ont pas une contrainte de traction uniforme, les plaques rigides ne subissent pas facilement de déformation par flexion. Cela réduit l'effort local 10 provoqué par la déformation par flexion de la plaque rigide adjacente à la semelle. Il en résulte que le palier caoutchouc anti-sismique présente une sécurité élevée, les endommagements et les fractures provoqués

par l'effort local étant écartés avec certitude.

Dans le cas de la disposition mentionnée ci-dessus (I), Les plaques rigides ayant des raideurs à la flexion variables doivent être agencées de la façon représentée figure 13, de façon à ce que les conditions suivantes soient satisfaites: Si l'on suppose que les plaques rigides sont désignées par S1, S2, S3,... SM (SM étant la plaque centrale) et que leurs valeurs respectives de la raideur à la flexion à 25 C sont de Esi, ES2, ES3,...ESM, a relation suivante doit être vérifiée entre La raideur 25 à la flexion ES1 de la plaque rigide S1 et la raideur à la flexion ESM de la plaque rigide SM: ES

1 < E- < 200,

SM de préférence:

I ( E.S1( 75,

ESM et mieux encore: Es1

I X - 4 50.

ESM En outre, la relation suivante doit être vérifiée entre la raideur à la flexion E de la s2 plaque S2 et La raideur à la flexion ESM de la plaque rigide SM:

15 20 25 30

S2

I E-M < 50,

et de préférence: ES2

1 < E- <4 30.

ESM

Si nécessaire, la raideur à la flexion Es3 de la plaque rigide 53 peut être supérieure à la raideur à la flexion ESM de la plaque rigide SM.

Dans ce cas, les valeurs respectives de la raideur à la flexion ES1, ES2, ES3,... ESM des plaques rigides S1 S2, S3,... SM peuvent être choisies de façon à satisfaire aux conditions suivantes: ES$ > ES2 > ES3 > -- > ESM, à l'exclusion du cas o: ES1 = E2= ES3 =... = ESM Il est également possible de choisir ces valeurs au hasard de telle façon que chacune des valeurs ES1, ES, ES et ES (raideur à o7

la flexion de la septième plaque rigide S7, comptée à partir de la paroi de la semelle) soit supérieure à ESM. En bref, conformément à la présente invention, la plaque rigide adjacente à la semelle doit avoir une raideur à la flexion supérieure à la plaque rigide la plus proche du centre. La raideur à la flexion des plaques rigides individuelles doit être choisie de façon appropriée en fonction de la direction estimée et de l'ampleur des chocs appliqués au palier caoutchouc anti-sismique.

Il existe plusieurs manières possibles pour faire en sorte que la raideur à la flexion de la plaque rigide adjacente à la semelle soit supérieure à celle de la plaque rigide la plus proche du centre. Les deux méthodes suivantes sont adéquates: (1) La plaque rigide adjacente à la semelle et la plaque rigide la plus proche du centre sont constituées du même matériau, mais la première est plus épaisse que la seconde; (2) La plaque rigide adjacente à la semelle et la plaque rigide la plus proche du centre sont constituées de matériaux différents, le matériau 10 constituant la première ayant une raideur à la

flexion supérieure à celle de la seconde.

Dans le cas (1), l'épaisseur de la plaque permettant d'obtenir la raideur à la flexion souhaitée, est facilement calculée car, lorsqu'on double 15 l'épaisseur de la plaque, on augmente la raideur à

la flexion d'un facteur 23.

Dans le cas de la disposition (2) mentionnée précédemment, les plaques souples de contraintes de tractions diverses doivent être agencées de façon à 20 satisfaire aux conditions suivantes: Si l'on suppose que les plaques souples sont désignées par R1 R2, R3... RM (RM étant la plaque centrale) et que leurs valeurs respectives de contrainte de traction à 100 % d'allongement (module de 25 100) à 25 C sont égales à ER1, ER, ER,.. . ERM, la 2 3 relation suivante doit être vérifiée entre la contrainte ER1 de la plaque souple R1 et la contrainte ER de la plaque souple RM: ER1

1 < E-., 50;

RM de préférence: ER1

I 4 4 30;

RM I

15 20 25

et mieux encore: ER1

1 ER.

EM

4 15.

En outre, La relation suivante doit être vérifiée entre la contrainte de traction ER de La plaque soupLe R2 et La contrainte de traction ERM de La plaque souple RM: ER2

1 4:..

RM et de préférence: ER2 RM

4< 15; 4< 10.

Si nécessaire, La contrainte de traction ER3 de La plaque souple R3 peut être rendue supérieure à la contrainte de traction ERN de La plaque souple RMR Dans ce cas, Les valeurs respectives de La contrainte de traction ER, ER, ER3,... ERM des pLaques souples R1, R2, R3,... RM peuvent être choisies de façon à satisfaire aux conditions suivantes:

ER ER >. E

1 2 R3

>... > ERM

(à L'exclusion du cas o ER1 = ER =E =... E)

RR2 R3 RM

IL est égaLement possible de choisir chacune des vaLeurs ERl, ER et ER (contrainte de traction de

I2 R7

La septième pLaque souple R7 comptée à partir de la paroi de la semelle) supérieure à ERM.

IL existe plusieurs manières de rendre la contrainte de traction de la plaque souple adjacente à La semelle supérieure à celle de la plaque souple La pLus proche du centre. Les deux méthodes suivantes sont adéquates: (1) La plaque adjacente à la semelle et la plaque souple la plus proche du centre sont constituées du même matériau de base, mais le matériau de base utilisé pour réaliser la première contient davantage de charge que celui qui est utilisé pour réaliser la seconde; (2) La plaque souple adjacente à la semelle et la plaque souple la plus proche du centre sont constituées de matériaux de base différents, le matériau-de base utilisé pour la première ayant une contrainte de traction supérieure à celle

du matériau utilisé pour la seconde.

Conformément à la présente invention, il 15 est souhaitable que la plaque souple RM se trouvant au centre ait une contrainte de traction ER de -40 kg/cm2 pour un allongement de 100 % à 25 C. Les dispositions I et/ou II mentionnées précédemment réduisent L'effort local résultant de 20 La déformation par flexion de la plaque rigide adjacente à la semelle. Cela permet de protéger le palier caoutchouc anti-sismique de tout endommagement

ou de toute rupture sous l'effet de l'effort local.

La structure stratifiée est réalisée confor25 mément à la disposition I ou II mentionnée ci-dessus, ou aux deux. Si les deux dispositions I et II sont adoptées simultanément, la plaque rigide adjacente à la semelle est beaucoup moins exposée à des déformations par flexion. Par conséquent, l'effort local provoqué par la déformation par flexion de la plaque

rigide est certainement réduit.

Le palier caoutchouc anti-sismique de la présente invention a non seulement pour effet d'isoler vis-à-vis des mouvements sismiques, mais également 35 d'amortir et d'éliminer les vibrations. Il présente les caractéristiques suivantes: (1) L'effort local ne se concentre pas au voisinage de la semelle mais se répartit uniformément dans la totalité du palier caoutchouc anti-sismique; (2) L'effort local maximal se produisant dans un palier caoutchouc anti-sismique est sensiblement réduit. Du fait de ces caractéristiques, le palier caoutchouc anti-sismique de l'invention ne présente

pas de risque d'endommagement ni de rupture provoqués 10 par l'effort local.

Comme mentionné précédemment, le palier caoutchouc anti-sismique de l'invention est très peu susceptible de s'endommager et de se rompre sous l'effet d'un effort local grâce à la diminution sen15 sible de l'effort local. Par conséquent, il présente une très grande durabilité. Comme il peut être fixé au bâtiment et à sa fondation par l'intermédiaire des

semelLes, il assure un support stable pour le bâtiment.

La durabilité et la sécurité du palier 2È 2 caoutchouc anti-sismique sont accrues si la structure stratifiée du palier caoutchouc anti-sismique est

recouverte d'un composé de caoutchouc spécial.

Le palier caoutchouc anti-sismique de la présente invention a été réalisé à là suite d'analyses 25 quantitatives de l'effort local qui se produit lorsqu'un

palier caoutchouc anti-sismique subit une déformation.

Par conséquent, il se distingue nettement des paliers classiques, et la présente invention apporte une contribution scientifique et industrielle notable. 30 Les exemples non limitatifs suivants sont

donnés à titre d'illustrations de l'invention.

ExemDle expérimental 1 Le palier caoutchouc anti-sismique de l'invention représenté à la figure I a été étudié du point 35 de vue de l'effort principal à chacune des positions qui sont observées lors d'une déformation. Les plaques souples étaient constituées d'un composé à base de caoutchouc naturel vulcanisé et les plaques rigides étaient constituées d'une plaque d'acier. Le caout5 chouc spécial était un caoutchouc vulcanisé constitué de 100 parties en poids de caoutchouc à base d'EPDM, de 21 parties en poids de résine dicyclopentadiène, de 9 parties en poids de colophane supérieure, et de

noir de carbone.

Le palier caoutchouc anti-sismique a les dimensions suivantes: Epaisseur de la plaque souple: k = 10 mm Epaisseur de la plaque rigide: h= 2 mm Longueur de la plaque rigide: l = 70 mm Epaisseur du caoutchouc spécial: t = 5 mm Facteur de forme: l/4k = 1,75 Rayon de courbure du bord de la plaque rigide: r = 1R (arc de cercle ayant un rayon de 1 mm) Rayon de courbure au coin

de la structure stratifiée: L = 0,92 x (h+k) = 11,04 mm.

Un palier caoutchouc anti-sismique ayant cette structure a été soumis à une déformation par

compression de 6 % et à un effort de cisaillement de 100 %. L'aspect déformé observé sous un effort de ce 25 type est représenté schématiquement à la figure 14.

Les valeurs données par l'analyse par la méthode des éléments finis en ce qui concerne l'effort principal à chaque position indiquée figure 14 sont fournies

dans le tableau 1.

Dans un exemple comparatif, le palier caoutchouc anti-sismique représenté figure 5 a été préparé (le matériau, le facteur de forme, l'épaisseur du caoutchouc et l'épaisseur de la plaque d'acier

sont identiques à ceux de l'exemple). Il a également 35 été examiné de la même manière que dans cet exemple.

15 2O 25 30

L'effort principal, à chaque position indiquée dans ta figure 6, a été mesuré, et Les valeurs mesurées sont fournies dans le tableau 1.

Tableau 1

Position A 8 C D E Exemple comparati f

138 Z (*1) 138 Z (*1) 51 Z 51 Z 80 X

Exemple

62 Z 73 % 38 X 85 X 108 % (*2)

*1 Effort maximum dans l'exemple comparatif;

*2 Effort maximum dans L'exemple.

IL ressort du tableau 1 que les caractéristiques suivantes sont observées avec le palier caoutchouc anti-sismique de l'invention et que L'effet produit par ta présente invention est tout à fait notable: (1) Diminution sensible de l'effort Local du côté soumis à la traction et du côté soumis à La compression au voisinage de la semelte; (2) Répartition uniforme de l'effort Local dans La totalité du palier caoutchouc anti-sismique;

(3) Diminution sensible de l'effort locaL maximaL.

ExemoLe expérimental 2

Les deux types suivants de feuilles de caoutchouc ont été examinés en ce qui concerne La dégradation thermique par chauffage à 100 C dans une étuve à air pendant dix jours.

(i) Feuille de caoutchouc à base de NR (2 mm d'épaisseur (ii) Feuille de caoutchouc à base de NR

recouverte (des deux côtés) d'un caout- chouc EPDM de 4 mm d'épaisseur.

Les propriétés physiques mesurées après chauffage sont fournies dans le tableau 2. A titre de comparaison, les propriétés physiques du premier

échantillon ont également été mesurées sans chauffage.

Tableau 2

Caoutchouc Caoutchouc Caoutchouc NR revêtu NR non Propriétés NR chauffé de EPDM chauffé chauffé Résistance à la rupture (kg/cm2) 28 216 263 Allongement à la rupture (X) 270 670 700 Nombre de flexions jusqu'à la rupture - avec une déformation de 100 % (x 104) 3,4 15 15 - avec une déformation de 200 % (x 102) 4,5 250 200

_ _0

Exemple expérimental 3 Les mêmes échantillons de caoutchouc NR et de caoutchouc NR revêtu d'EPDM que ceux qui ont été utilisés dans l'exemple expérimental 2 ont été examinés du point de vue de leur résistance à l'ozone. Ils ont été exposés à 100 ppcm d'ozone à 40 C sous un étirage 20 de 50 %, et le temps s'écoulant jusqu'à l'apparition des fissures à été mesuré. Dans le cas du caoutchouc NR, la fissuration s'est produite au bout d'une heure, alors que dans le cas du caoutchouc NR revêtu d'EPDM, aucune fissuration ne s'est produite, même au bout

de 2 000 heures.

Les résultats des exemptes expérimentaux 2 et 3 indiquent que le caoutchouc ordinaire peut être protégé pratiquement totalement de toute détérioration s'il est revêtu d'un caoutchouc résistant aux

agents atmosphériques.

Exemple expérimental 4 Cinq composés de caoutchouc ayant la formu0 lation indiquée dans le tableau 3 ont été préparés et examinés du point de vue de leurs propriétés physiques. Les résultats sont également indiqués dans le tableau 3 (la mesure des propriétés physiques a été

effectuée à 25 C).

Les composés de caoutchouc n 1 et 2 ont été examinés du point de vue de leur résistance aux agents atmosphériques, et les résultats ont été comparés à ceux qui ont été obtenus pour le composé de caoutchouc naturel n 6 (se composant de 100 parties en poids de 0 caoutchouc naturel, de 20 parties en poids de carbone HAF, de 10 parties en poids d'huile à broches, de

1,5 partie de soufre et d'1 partie en poids d'antioxydant). Les résultats sont indiqués dans le tableau 4.

* IL ressort du tableau 3 que les composés de caoutchouc n 4 et 5 présentent un faible allongement à la rupture, une médiocre adhérence aux plaques d'acier, et une très mauvaise adhérence au caoutchouc naturel, alors que les composés de caoutchouc n 1 à 3 mélangés à de la résine dicyclopentadiène et à de la colophane supérieure présentent une résistance à la rupture et un allongement à la rupture supérieurs et une meilleure adhérence au caoutchouc naturel et

au métal.

IL ressort du tableau 4 que Les composés de caoutchouc n 1 et 2 présentent une excellente résistance à L'ozone, une très bonne conservation de La résistance à la rupture et de l'allongement à la rupture après détérioration thermique, et de la résistance à la flexion après détérioration thermique. Ils sont

apparemment supérieurs par leur résistance à la dété5 rioration thermique.

Tableau 3

Composé de caoutchouc N

2 3 4 5

15 Formulation (parties en poids - Caoutchouc -EPDM seul

-EPDM/NR = 70/30

- Carbone ISAF - Résine cyclopentadiène *1 - Colophane supérieure - Huile à broches - Soufre - Catalyseur d'accélération *2

-CZ -TS

-DPG -Antioxydant 810NA

- - - - 100

100 100 100

40 40 30 30

1,5 2,7

14 14 1,5 2,5

9 1,5 2,5 1 1 1,5 2,3 1,5 2,3 Propriétés physiques - Module (M100) de flexion à 100 X 2 d'allongement (kg/cm) - Allongement à la rupture (%) Résistance à la rupture (kg/cm2) - Résistance de liaison caoutchouc/caoutchouc (kg/cm) *3 - Résistance de liaison caoutchouc/métal (kg/cm) *4

700 800 141 152

780 370 280

17 14 14 23 19

78 80

27,5 27,5 31,5 7,8 2,3

34,2 31,5 34,2 15,7 13,7

*1 Polymère de dicyclopentadiène; point Indice d'iode: 65 de ramollissement: 116 C, *2 CZ: N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfènamide TS: Monosulfure de tétraméthylthiuram DPG: Diphényl guanidine Antioxydant 810A: N-isopropyl-N'-phényl-p-phénylènediamine 45 *3 Résistance de liaison entre l'échantillon et le composé de caoutchouc naturel *4 Résistance de liaison entre l'échantillon et la plaque métallique.

Tableau 4

Composé de caoutchouc n Résistance à l'ozone *1 Pas de fissuration après 2 000 heures Résistance au vieillissement à la chaleur *2 - Conservation de l'allongement à la rupture - Conservation de la résistance à la rupture- Nombre de flexions jusqu'à rupture 0,7 0,7 0,74 7 x 103

0,75 0,75 0,72

x 10 De nombreuses fissurations au bout de 2 heures 0,30

0,30 0,09

*1 Testée dans 90 ppcm d'ozone à 40 C avec un étirage de 50 Z *2 Mesurée à 25 C après dégradation thermique dans une

étuve à air à 100 C pendant vingt jours.

Claims

REVENDICATIONS

1. Palier caoutchouc anti-sismique adapté à être fixé à un bâtiment ou à une fondation, comprenant: - une structure stratifiée formée par liaison d'une pluralité de plaques rigides (12) ayant des propriétés de rigidité et d'une pluralité de plaques souples ayant des propriétés viscoéLastiques, les unes aux autres et en alternance; et - des semelles (4, 5) étant chacune fixées aux sur10 faces supérieure et inférieure de la structure stratifiée de façon à ce que l'effort local soit uniformément réparti dans la structure par diminution de l'effort local qui se produit au voisinage des semelles.

2. Palier caoutchouc anti-sismique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure stratifiée présente une face extérieure qui s'étend vers l'extérieur avec une certaine courbure (L) au

voisinage des semelles.

3. Palier caoutchouc anti-sismique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la courbure formée au voisinage des semelles est un arc de cercle ayant un rayon (L) défini de la manière suivante: 15 (h + k) < L < 5 (h+k) o (h) désigne l'épaisseur de la plaque rigide (12)

et (k) l'épaisseur de la plaque souple (11).

4. Palier caoutchouc anti-sismique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque rigide (12) présente un bord arrondi vers l'extérieur et en ce que la structure stratifiée est recouverte d'un composé de caoutchouc spécial différent du

composé de caoutchouc destiné aux plaques souples (11).

5. Palier caoutchouc anti-sismique selon tla revendication 4, caractérisé en ce que Le bord de la plaque rigide est un arc de cercle ayant un rayon (r) défini par r 4 0,1 R (o R est un arc de cercle ayant un rayon de I mm).

6. Palier caoutchouc anti-sismique selon La revendication 4, caractérisé en ce que le caoutchouc spécial est un caoutchouc présentant une résistance

supérieure aux agents atmosphériques.

-10

7. Palier caoutchouc anti-sismique selon ta revendication 6, caractérisé en ce que le caoutchouc spécial se compose de 100 parties en poids d'un caoutchouc dont le constituant principal est un caoutchouc éthylène-propylène, de 5 à 50 parties en poids d'une résine cyclopentadiène et/ou dicyclopentadiène, et de 2 à 30 parties en poids d'un dérivé

de colophane.

8. Palier caoutchouc anti-sismique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de -20 caoutchouc spécial recouvrant la face extérieure de

la structure stratifiée a une épaisseur de I à 30 mm.

9. Palier caoutchouc anti-sismique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque rigide (12) adjacente à la semelle (4, 5) a une raideur à la 25 flexion supérieure à celle de la plaque qui se trouve

le plus prés du centre.

10. Palier caoutchouc anti-sismique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque souple (11) adjacente à la semelle a une résistance 30 à la traction supérieure à celle de la plaque qui

se trouve le plus près du centre.