FR2957094A1

FR2957094A1 - Device for fixing rails on railroad sleepers, has head whose large dimension extends in longitudinal direction in guide of metal profile and provides anti-rotation function with respect to metal profile

Info

Publication number: FR2957094A1
Application number: FR1051663A
Authority: FR
Inventors: Philippe Mugg; Charles Petit
Original assignee: Vossloh COGIFER SA; SATEBA Systeme Vagneux SAS
Current assignee: Vossloh COGIFER SA; SATEBA Systeme Vagneux SAS
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2011-09-09
Anticipated expiration: 2030-03-08
Also published as: FR2957094B1

Abstract

The device has a metal profile (3) arranged longitudinally in a prestressed concrete sleeper (1). An insert bolt (4) is guided in the metal profile, and is equipped with a screw (4') provided with a head (4'') i.e. broad head. A nut (4''') presses a saddle, a fastener and an insulator on a rail in a locking position. The metal profile is provided with a rectangular cross section. The large dimension of the head extends in longitudinal direction in a guide of the metal profile, and provides anti-rotation function with respect to the metal profile. The screw is made of half-hard or hard steel. The metal profile is made of soft type steel.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION

La présente invention concerne le domaine de l'infrastructure ferroviaire, en particulier des matériels de voie, et a pour objet un dispositif de fixation des rails ou autres composants sur les traverses de voie, à résistance latérale améliorée. The present invention relates to the field of rail infrastructure, in particular track materials, and relates to a device for fixing the rails or other components on the railway sleepers, with improved lateral resistance.

Actuellement, les boulons inserts, généralement mis en oeuvre pour la fixation des rails ou autres composants sur les traverses, assurent une fixation desdits rails ou autres composants par un placage vertical sur la face supérieure de la traverse sous l'effet du serrage de l'écrou. Le frottement généré par le serrage des pièces permet l'obtention d'une certaine valeur de résistance latérale dans le sens axial de la traverse. Cependant, la valeur du couple de serrage ainsi obtenue est limitée du fait que la forme semi-circulaire de la tête des vis des boulons provoque le report de l'effort de traction du boulon insert dans la section de béton sous le profilé, de sorte que cette section de béton doit être armée en fer à béton de traction. Currently, the inserts bolts, generally used for fastening the rails or other components on the crosspieces, provide a fastening of said rails or other components by a vertical veneer on the upper face of the crossbar under the effect of the clamping of the nut. The friction generated by the clamping of the parts makes it possible to obtain a certain value of lateral resistance in the axial direction of the crossmember. However, the value of the tightening torque thus obtained is limited because the semicircular shape of the screw head of the bolts causes the transfer of the tensile force of the insert bolt into the concrete section under the profile, so that this section of concrete must be armed with traction concrete.

Il en résulte des coûts de fabrication relativement élevés et des performances en tenue latérale insuffisantes. Pour obvier à ces inconvénients, il a été proposé, par FR-A-2 482 990, d'immobiliser et de fixer en position les boulons inserts par remplissage de la rainure de la traverse au moyen d'un mortier empêchant les déplacements sous charge. Toutefois, un tel remplissage avec du mortier est de mise en oeuvre longue et fastidieuse, de sorte que la durée du chantier de pose est augmentée et que les coûts y afférant sont également plus importants. En outre, des opérations ultérieures de maintenance sont impossibles, du fait que le boulon insert est maintenu prisonnier par le mortier et ne peut donc plus être déplacé. De plus, la réalisation même de la traverse et du boulon insert ne permet pas un positionnement optimal des aciers de précontrainte dans le béton, de sorte que la reprise des efforts de rotation dans le sens longitudinal de la traverse est mal assurée. This results in relatively high manufacturing costs and poor lateral performance. To overcome these drawbacks, it has been proposed, by FR-A-2 482 990, to immobilize and fix in position the inserts bolts by filling the groove of the cross member by means of a mortar preventing movement under load . However, such filling with mortar is long and tedious implementation, so that the duration of the installation site is increased and the related costs are also greater. In addition, subsequent maintenance operations are impossible, because the insert bolt is held prisoner by the mortar and can no longer be moved. In addition, the actual construction of the crossbar and the insert bolt does not allow optimal positioning of the prestressing steels in the concrete, so that the recovery of the rotational forces in the longitudinal direction of the crossbar is poorly ensured.

La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de fixation des rails ou autres composants sur les traverses de voie permettant une amélioration de la résistance latérale et une capacité de serrage vertical accrue, tout en étant d'un prix de revient et d'un coût d'installation inférieurs à celui des dispositifs existant. -2- A cet effet, le dispositif de fixation des rails sur les traverses de voie, qui consiste essentiellement en un profilé métallique disposé longitudinalement dans une traverse en béton précontraint et en un boulon insert guidé dans ledit profilé métallique, est caractérisé en ce que le profilé métallique est un profilé à section transversale rectangulaire et en ce que la tête de vis du boulon insert est une tête rectangulaire large, dont la plus grande dimension s'étend dans le sens longitudinal dans le guidage du profilé métallique et assure une fonction anti-rotation par rapport audit profilé métallique. The present invention aims to overcome these disadvantages by providing a device for fixing the rails or other components on the railway sleepers for improving lateral strength and increased vertical clamping capacity, while being a cost price and lower installation cost than existing devices. For this purpose, the rail fastening device on the track sleepers, which consists essentially of a metal section arranged longitudinally in a prestressed concrete cross member and an insert bolt guided in said metal profile, is characterized in that the metal profile is a rectangular cross-section profile and the screw head of the insert bolt is a wide rectangular head, the largest dimension of which extends longitudinally in the guide of the metal profile and provides an anti-friction function. -rotation relative to said metal profile.

L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence au dessin schématique annexé, dans lequel : la figure 1 est une vue en coupe transversale du dispositif de 15 fixation conforme à l'invention, et la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon la figure 1. La figure du dessin annexé représente, à titre d'exemple, une traverse de voie 1 pourvue d'un dispositif de fixation des rails ou autres 20 composants 2, tels que des selles, des attaches, des isolateurs, des supports arrêts. Ce dispositif de fixation consiste essentiellement en un profilé métallique 3 disposé longitudinalement dans la traverse 1 en béton précontraint et en un boulon insert 4 guidé dans ledit profilé métallique 3. Le boulon insert 4 est constitué par une vis 4' munie d'une tête 4" guidée 25 dans le profilé métallique 3 et par un écrou 4' s'appuyant, en position de serrage, sur un rail, une selle, une attache, un isolateur ou autre composant 2. Conformément à l'invention, le profilé métallique 3 est un profilé à section transversale rectangulaire et la tête 4" de la vis 4' du boulon 30 insert 4 est une tête large, dont la plus grande dimension s'étend dans le sens longitudinal dans le guidage du profilé métallique 3 et assurant une fonction anti-rotation par rapport audit profilé métallique 3. L'invention ne sera décrite, ci-après, qu'à propos d'un seul dispositif de fixation, mais, bien entendu, généralement plusieurs dispositifs 35 de fixation identiques sont mis en oeuvre sur une même traverse de voie 1. Selon une caractéristique de l'invention, la tête 4" de la vis 4' du boulon insert 4 comporte, près de chacun de ses bords longitudinaux, une -3- génératrice d'appui 40", en saillie par rapport à la face interne de la tête 4" et coopérant avec les angles internes correspondant 3' du profilé métallique 3. De préférence, les génératrices d'appui 40" présentent un arrondi d'un rayon de faible valeur, à savoir de l'ordre de quelques millimètres, ce rayon étant légèrement inférieur au rayon de courbure des angles internes correspondant 3' du profilé métallique 3. Par ailleurs, la tête 4" de la vis 4' du boulon insert 4 présente une largeur 1, qui est légèrement inférieure à la largeur 1' de l'espace intérieur du profilé métallique 3. Ainsi, il est possible de garantir l'anti- rotation du boulon insert 4 lors du serrage de l'écrou 4"' et, en outre, grâce aux génératrices d'appui 40", un appui parfait de la face inférieure de la tête 4" de la vis 4 contre la face correspondante interne du profilé métallique 3, de part et d'autre de la rainure de cette dernière. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le profilé métallique 3 est disposé sensiblement au centre de gravité de la traverse 1 et est entouré à intervalles réguliers, dans la masse de béton constituant cette dernière par des fils de tension 5, au moins un fil de tension 5 s'étendant dans le cône de diffusion 6 des efforts générés par le serrage de chaque boulon insert 4 sur le profilé métallique 3. Il en résulte que, lors de l'établissement de la précontrainte à l'aide desdits fils de tension 5, avant la coulée du béton, les efforts résultants sont équilibrés, de sorte que les déformations de planéité et de rectitude de la traverse 1, lors du démoulage, sont limitées. Par ailleurs, en cas de rotation, les efforts dus au serrage des boulons inserts 4 sont répartis sur toute la longueur de la traverse 1. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vis 4' du boulon insert 4 est avantageusement réalisée en un acier de type demi-dur ou dur, alors que le profilé métallique 3 est réalisé en un acier de type doux. De préférence, la vis 4' présentera une résistance à la rupture comprise entre 450 MPA et 550 MPA, et le profilé métallique 3 présentera une résistance à la rupture comprise entre 240 MPA et 360 MPA. Ainsi, du fait que la résistance du profilé métallique 3 est plus faible que celle de la vis 4' et donc de la tête 4" de cette dernière, il se produit, au point de contact A (figure 2) entre les génératrices d'appui 40" de ladite tête 4" de la vis 4' et les angles internes 3' du profilé métallique 3, une légère indentation desdits angles 3' qui a pour effet de bloquer tout mouvement latéral, de sorte que l'assemblage est stable et ne glisse pas. -4- La résistance latérale au déplacement, dans le sens de la flèche FL de la figure 2 des dessins annexés, des éléments assemblés sur la traverse 1 est primitivement générée par le serrage du boulot insert 4 qui provoque un frottement des pièces assemblées, qui est proportionnel à la force et au coefficient d'adhérence, la résistance finale au déplacement latéral étant assurée par l'indentation décrite plus haut. Dès qu'un déplacement latéral est initié, il se crée, comme le montre la figure 2 des dessins annexés, un couple de rotation C tendant à entraîner en rotation la tête 4" de la vis 4' autour d'un point A, formant point d'appui. Il en résulte qu'un point B situé à l'autre extrémité de la tête 4" de la vis 4' aura tendance à s'écarter de son appui contre la face interne correspondante du profilé métallique 3, de sorte que la vis 4' du boulon insert 4 aurait tendance à entrer partiellement à l'intérieur du profilé métallique 3, ce qui raccourcirait d'autant la partie servant au serrage des rails ou autres composants 2. Comme le boulon insert 4 est déjà préalablement serré, la vis 4' ne peut bien entendu pas pénétrer dans le profilé métallique 3 mais subit une augmentation de sa tension qui a pour conséquence une augmentation de la résistance latérale au déplacement des éléments assemblés, ce par une augmentation proportionnelle de l'indentation provoquée par les génératrices d'appui 40" de la tête 4" dans les angles internes 3' du profilé métallique 3. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser une fixation de rails ou autres composants sur une traverse en béton précontraint présentant une importante capacité de serrage verticale permettant de tenir compte du fait que le béton ne travaille qu'en compression, ainsi qu'une importante capacité de résistance latérale sans mise en oeuvre d'un mortier de remplissage. Il en résulte des coûts de fabrication et d'installation nettement moins élevés qu'avec les dispositifs de fixation existants à ce jour. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. The invention will be better understood, thanks to the following description, which relates to a preferred embodiment, given by way of non-limiting example, and explained with reference to the appended schematic drawing, in which: FIG. a cross-sectional view of the fixing device according to the invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the device according to FIG. 1. The figure of the appended drawing represents, by way of example, a cross-beam of a track. 1 provided with a device for fixing the rails or other components 2, such as saddles, fasteners, insulators, support stops. This fastening device consists essentially of a metal section 3 disposed longitudinally in the crossbar 1 prestressed concrete and an insert bolt 4 guided in said metal section 3. The insert bolt 4 is constituted by a screw 4 'provided with a head 4 "Guided 25 in the metal section 3 and a nut 4 'resting, in the clamping position, on a rail, a saddle, a fastener, an insulator or other component 2. According to the invention, the metal section 3 is a rectangular section section and the head 4 "of the screw 4 'of the bolt 30 insert 4 is a wide head, the largest dimension extends in the longitudinal direction in the guide of the metal section 3 and providing a function The invention will be described hereinafter only in relation to a single fastener, but, of course, generally several fasteners 35 The head 4 "of the screw 4 'of the insert bolt 4 comprises, near each of its longitudinal edges, a generator 3 of the same embodiment of the invention. 40 "support, projecting from the inner face of the head 4" and cooperating with the corresponding internal angles 3 'of the metal profile 3. Preferably, the bearing generatrices 40 "have a radius of a small radius value, namely of the order of a few millimeters, this radius being slightly less than the radius of curvature of the corresponding internal angles 3 'of the metal profile 3. Moreover, the head 4 "of the screw 4' of the insert bolt 4 has a width 1, which is slightly less than the width 1 'of the internal space of the metal section 3. Thus, it is possible to guarantee the anti-rotation of the insert bolt 4 when tightening the nut 4 "' and, in addition, thanks to the support generators 40 ", a perfect support of the lower face of the head 4 "of the screw 4 against the corresponding inner face of the metal section 3, on either side of the groove of the latter. According to another characteristic of the invention, the metal section 3 is disposed substantially at the center of gravity of the cross member 1 and is surrounded at regular intervals, in the mass of concrete constituting the latter by the tension son 5, at least one tension yarn 5 extending in the diffusion cone 6 of the forces generated by the tightening of each insert bolt 4 on the metal profile 3. As a result, when establishing the prestressing using said son of tension 5, before the pouring of the concrete, the resulting forces are balanced, so that the deformations of flatness and straightness of the crossbar 1, during demolding, are limited. Moreover, in case of rotation, the forces due to the tightening of the inserts bolts 4 are distributed over the entire length of the crossbar 1. According to another characteristic of the invention, the screw 4 'of the insert bolt 4 is advantageously made of a steel of the semi-hard or hard type, while the metal section 3 is made of a soft type steel. Preferably, the screw 4 'will have a breaking strength of between 450 MPa and 550 MPa, and the metal section 3 will have a breaking strength of between 240 MPa and 360 MPa. Thus, because the strength of the metal section 3 is lower than that of the screw 4 'and therefore the head 4 "of the latter, it occurs at the point of contact A (Figure 2) between the generatrices of support 40 "of said head 4" of the screw 4 'and the internal angles 3' of the metal section 3, a slight indentation of said angles 3 'which has the effect of blocking any lateral movement, so that the assembly is stable and The lateral resistance to movement, in the direction of the arrow FL in FIG. 2 of the accompanying drawings, of the elements assembled on the cross-member 1 is initially generated by the tightening of the insert work 4 which causes a friction of the assembled parts, which is proportional to the force and the coefficient of adhesion, the final resistance to lateral displacement being ensured by the indentation described above.As soon as a lateral displacement is initiated, it is created, as shown in FIG. 2 of the drawings attached, a rotation torque C tending to rotate the head 4 "of the screw 4 'around a point A, forming point of support. It follows that a point B located at the other end of the head 4 "of the screw 4 'will tend to deviate from its support against the corresponding inner face of the metal section 3, so that the screw 4' insert bolt 4 would tend to enter partially inside the metal section 3, which would shorten the portion used to clamp the rails or other components 2. As the insert bolt 4 is already tightened, the screw 4 ' can not of course penetrate the metal section 3 but undergoes an increase in its tension which results in an increase in the lateral resistance to displacement of the assembled elements, by a proportional increase in the indentation caused by the bearing generatrices 40 "of the head 4" in the internal corners 3 'of the metal section 3. Thanks to the invention, it is possible to achieve a fastening of rails or other components on a pre concrete crossbeam constraint having a large vertical clamping capacity to take into account that the concrete works in compression, and a large capacity of lateral resistance without implementation of a filling mortar. This results in significantly lower manufacturing and installation costs than existing fasteners. Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown in the accompanying drawings. Modifications are possible, particularly from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of protection of the invention.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de fixation des rails sur les traverses de voie, consistant essentiellement en un profilé métallique (3) disposé longitudinalement dans une traverse en béton précontraint (1) et en un boulon insert (4), guidé dans ledit profilé métallique (3) et constitué par une vis (4') munie d'une tête (4") guidée dans le profilé métallique (3) et par un écrou (4"') s'appuyant, en position de serrage, sur un rail, une selle, une attache, un isolateur ou autre composant (2), caractérisé en ce que le profilé métallique (3) est un profilé à section transversale rectangulaire et la tête (4") de la vis (4') du boulon insert (4) est une tête large, dont la plus grande dimension s'étend dans le sens longitudinal dans le guidage du profilé métallique (3) et assurant une fonction anti-rotation par rapport audit profilé métallique (3). REVENDICATIONS1. Device for fixing the rails on the track sleepers, consisting essentially of a metal section (3) arranged longitudinally in a prestressed concrete cross member (1) and an insert bolt (4), guided in said metal section (3) and constituted by a screw (4 ') provided with a head (4 ") guided in the metal section (3) and by a nut (4"') bearing, in the clamping position, on a rail, a saddle, a fastener, an insulator or other component (2), characterized in that the metal section (3) is a rectangular section section and the head (4 ") of the screw (4 ') of the insert bolt (4) is a wide head, the largest dimension extends in the longitudinal direction in the guide of the metal section (3) and providing an anti-rotation function relative to said metal section (3).

2. Dispositif, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tête (4") de la vis (4') du boulon insert (4) comporte, près de chacun de ses bords longitudinaux, une génératrice d'appui (40"), en saillie par rapport à la face interne de la tête (4") et coopérant avec les angles internes correspondant (3') du profilé métallique (3). 2. Device according to claim 1, characterized in that the head (4 ") of the screw (4 ') of the insert bolt (4) comprises, near each of its longitudinal edges, a bearing generatrix (40" ), projecting from the inner face of the head (4 ") and cooperating with the corresponding internal angles (3 ') of the metal section (3).

3. Dispositif, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les génératrices d'appui (40") présentent un arrondi d'un rayon de faible valeur, à savoir de l'ordre de quelques millimètres, ce rayon étant légèrement inférieur au rayon de courbure des angles internes correspondant (3') du profilé métallique (3). 3. Device according to claim 2, characterized in that the bearing generatrices (40 ") have a radius of a radius of small value, namely of the order of a few millimeters, this radius being slightly less than the radius of curvature corresponding internal angles (3 ') of the metal section (3).

4. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête (4") de la vis (4') du boulon insert (4) présente une largeur (1), qui est légèrement inférieure à la largeur (1') de l'espace intérieur du profilé métallique (3). 4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the head (4 ") of the screw (4 ') of the insert bolt (4) has a width (1), which is slightly less than the width (1 ') of the interior space of the metal profile (3).

5. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le profilé métallique (3) est disposé sensiblement au centre de gravité de la traverse (1) et est entouré à intervalles réguliers, dans la masse de béton constituant cette dernière par des fils de tension (5), au moins un fil de tension (5) s'étendant dans le cône de diffusion (6) des efforts générés par le serrage de chaque boulon insert (4) sur le profilé métallique (3).-6- 5. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the metal section (3) is disposed substantially at the center of gravity of the cross member (1) and is surrounded at regular intervals in the mass of concrete comprising the latter by voltage wires (5), at least one tensioning wire (5) extending in the diffusion cone (6) from the forces generated by the clamping of each insert bolt (4) on the metal section ( 3) .- 6-

6. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que la vis (4') du boulon insert (4) est réalisée en un acier de type demi-dur ou dur, alors que le profilé métallique (3) est réalisé en un acier de type doux. 6. Device according to any one of claims 1, 2 and 4, characterized in that the screw (4 ') of the insert bolt (4) is made of a semi-hard or hard type steel, while the profile metal (3) is made of a soft type steel.

7. Dispositif, suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la vis (4') présente une résistance à la rupture comprise entre 450 MPA et 550 MPA, et le profilé métallique (3) présente une résistance à la rupture comprise entre 240 MPA et 360 MPA. 7. Device according to claim 6, characterized in that the screw (4 ') has a breaking strength of between 450 MPa and 550 MPa, and the metal section (3) has a breaking strength of between 240 MPa and 360 MPA.