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Profilé en demi-tube, pourvu de rebords latéraux, pour l'emploi comme corps de soutènement dans l'exploitation des mines,
On connaît depuis plusieurs dizaines d'années une proposition consistant à employer des demi-tuyaux pourvus de rebords en combinaison avec des masses de pierre et des couches intercalées écrasables, comme chapeaux bombés de creusement de galerie tandis que des moitiés de tuyaux analo- gues se complétant pour former des cylindres également rem- @ plis, forment en partie les montants portant le chapeau.
Cette forme de profilé en demi-cercle avec des rebords la-
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téraux à la manière des pièces de protection de câble con- nues n'a jamais eu aucune importance dans l'exploitation des mines, malgré les avantages existants au point de vue de la construction. Elle n'a sans aucun doute pas été prise en considération par la pratique à cause de la raideur insuf- fisante pour les applications de l'exploitation des mines, raideur insuffisante pour empêcher l'ouverture du chenal par l'écartement des bords, et à cause de la résistance insuf- fisante du reste à la flexion.
Le but de la présente invention est de transformer ce profilé connu pour le creusement des galeries,défectueux jusqu' à être inutilisable, par une conformation qui le com- plète, en des formes parfaitement utilisables aussi supe- rieures que possible aux autres profilés connus pour l'ex- ploitation des mines. Ceci s'obtient essentiellement par les mesures suivantes conformément à la présente invention:
Il est d'abord proposé de donner à la partie recour- bée de paroi du profilé une forme devenant de plus en plus épaisse vers le milieu du chenal. La paroi du chenal reçoit ainsi une forme en croissant et par conséquent le profilé présente une raideur beaucoup meilleure contre l'écarte- ment des branches.
En règle générale, le renforcement pro- gressif sera choisi de telle manière suivant la présente in- vention que la paroi du profilé dans le p lan médian vertical est plusieurs fois, au moins une fois ât trois quart aussi épaisse que l'autre endroit le p lus mince de la paroi du che- nal. On peut obtenir de cette manière une raideur telle du profilé contre l'ouverture par écartement qu'elle dépasse considérablement celle des profilés connus en forme de che- nal pour l'exploitation des mines qui ne possèdent pas la forme de croissant, conforme à la présente invention, de la paroi du chenal. La plus grande raideur contre l'ouverture
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par écartement augmente la valeur utile effective du moment de résistance Wx du profil, car ce dernier diminue rapide- ment en cas d'élargissement croissant du chenal du profilé.
L'avantage du nouveau profilé d'exploitation des mines consiste en outre en ce qu'il est beaucoup mieux à l'abri de l'éclatement ou de l'ouverture en fente du fond du chenal dans le sens longitudinal que le profilé connu en forme de chenal pour le creusement des galeries dans lequel ce phénomène nuisant fortement à la résistance de l'ensemble du cadre lorsqu'il se produit et excluant la possibilité de réemploi du profilé se présente fréquemment.
Ce déchirement dans le sens longitudinal du profilé se fait en règle générale par le milieu du fond du profil.
Or en ce point, au pivot des moitiés de profilé agissant comme leviers, le profilé suivant la présente invention est le plus épais et l'amincissement progressif de la paroi depuis le milieu vers les extrémités des branches tient compte pour le reste également, en particulier au point de vue de l'utilisation des matériaux, d'une manière idéale du comportement analoge à celui de leviers des branches du profilé.
A cause de sa sécurité remarquable contre l'ou- verture et le déchirement, le profilé suivant la présente invention peut avantageusement être courbé en arc ou en anneau. Pour la même raison, il convient dans une mesure particulière pour être employé par pairespour l'exploita- tion souple, application dans laquelle le profilé extérieur est exposé par suite du refoulement du profilé intérieur, supplémentairement au danger de l'ouverture par flexion et déchirement.
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La conformation en croissant du chenal de profilé suivant la présente invention n'est pas efficace seulement en cas de courbure en demi-cercle des surfaces intérieures et exté- rieures du chenal. Le= courbures peuvent également avoir une allure parabolique ou analogue. Il est proposé comme parti- culièrement avantageux, suivant la présente invention, de choisir une forme en demi-ellipse ou analogue à une demi- ellipse. Elle permet d'établir un chenal à branches s'élevant de façon abrupte et cependant avec une paroi s'épaississant de façon continue en courbure constante depuis les rebords ou approximativement depuis les rebords jusqu'au plan médian vertical du profilé. ceci est important spécialement lorsque le profilé doit avoir des moments relativement élevés dans l'axe des X, auquel cas le chenal doit être étroit et pro- fond.
Le façonnage suivant la présente invention donne éga- lement à de semblables profilés de chenaux à longues bran- ches une raideur remarquable dans le sens proposé. Ils sont en outre faciles à laminer même en cas de grande profondeur du chenal, comme d'ailleurs toutes les formes de réalisation imaginables de la présente invention ont l'avantage par rap- port au profilé connu de forme p lus ou moins polygonale au fond du chenal, de pouvoir être laminé plus aisément.
Pour la formation de la constitution en forme de croissant suivant la présente invention, de la partie prin- cipale de la paroi du chenal, les deux surfaces latérales du profilé ne doivent pas toujours être courbées suivant une seule et même espèce de courbe parmi celles proposées.
La surface des parois intérieure de la partie principale du chenal peut par exemple être en forme de demi-cercle, la surface extérieure au contraire en forme de demi-ellipse ou avoir une courbure analogue continue, le cas inverse pou- vant dans une certaine mesure être considéré également.
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En cas de choix de la forme en demi-cercle pour la courbure des surfaces du chenal du nouveau profilé d'exploita- tion, les parois latérales sont complétées lorsque le profilé doit être profond et étroit, par des âmes essentiellement rectilignes prolongeant la partie recourbée du chenal, ce qui est à envisager également lorsque la courbure des surfaces du chenal est choisie en une demi-ellipse plate.
Il est à mentionner ici que l'ordonnait un profilé en forme d'auge, pourvu de rebords, faisant partie d'une paire de profilés dissemblables pour le creusement de galeries, profilé dont les surfaces d'âme intérieures sont courbées en arc de cercle vers l'intérieur et dont la surface de fond intérieure est également recourbée versl'intérieur de sorte que la sur- face intérieure du profilé présente des conformations analogues à celles d'une parabole.
Il manque à ce profilé la forme en croissant de la paroi du chenal suivant la présente invention et par conséquent les avantages correspondants, car les sur- faces d'âme extérieures , quoique étant également en forme de cercle, sont toutes recourbées vers l'extérieur et la surface de fond a une forme égale, Le profilé en aug.e' mentionné ne possède pas la même stabilité élevée contre l'élargissement du chenal duprofilé ni la bonne possibilité de laminage que possèdent les formes de profilés sans angles dans le fond sui- vant la présente invention.
Il a encore l'inconvénient notable qu'on ne peut le réunir à un profilé en chenal essentiellement de même forme et de même valeur pour former une paire depro- filés placés l'un dans l'autre de sorte qu'il ne peut remplir les conditions d'un cadre de creusement de galerie, so uple et à b on rendement.
Pour transformer le profilé de départ de la pré- sente invention en une formetilisable pour l'exploitation des mines supérieure aux autres, il est proposé en outre de mettre @
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par un épaississement des rebords la masse de ceux-ci dans un rapport favorable à la masse du fond du chenal s'épaississant progressivement, la conformation en leviers courts à peu près carrée ou rectangulaire à courte étendue pour les rebords doit être préférée aux fo:tmes étendues en longueur qui constituent des leviers latéraux allongés favorisant l'ouverture par écar- tement du chenal ; l'épaisseur des rebords devra valoir alors en général un multiple de la plus petite épaisseur de la bran- che de chenal.
L'essence de l'invention est expliquée au dessin avec plus de détails :
La fig. 1 montre le profil en demi-tuyau 1 mentionné au début, analogue à une pièce de protection des câbles; connu dans le creusement des galeries. Les lignes en traits interrom- pus l'indiquent comment ce profilé de départ de l'invention est déformé pour s'ouvrir par écartement des branches sous la charge des roches;
La fig. 2 montra un exemple de réalisation de l'in- vention. La forme analogue à un croissant de la partie princi- pale 2 de la paroi de chenal est ici obtenue par deux demi- cercles excentriques.
Comme on le voit, la paroi du chenal aug- mente d'épaisseur depuis le rattachement 3 du rebord 4 où l'é- paisseur correspond à celle du profilé initial 1 représenté également en traits ininterrompus, de façon continue jusqu'au milieu et jusqu' à un multiple de cette valeur. Les rebords se rattachant aux extrémités de la courbure possèdent la même lar- geur que les rebords du profilé de départ 1 mais sont épaissis plusieurs fois jusqu'à prendre une forme à peu près carrée.
L'accumulation progressive de matière dans la partie principale de la paroi du chenal est compensée par l'accumulation de matiè - re dans les rebords, de/sorte que l'axe des centres de gravité et l'axe neutre du profilé coïncident approximativement. On obtient ainsi à partir du profilé de départ 1, instable et fai- ble, un nouveau profilé pour l'exploitation des mines ayant une raideur remarquable contre l'ouverture par déploiement et
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par déchirement avec en même temps un meilleur rapport des valeurs statiques l'une par rapport à l'autre.
La fig. 3 montre une paire de profilés formée de deux profilés analogues suivant laprésente invention et conve- nant particulièrement pourlaconstruction de cadres démontables souples en plusieurs parties. Les profilés peuvent également avoir du jeu entre les fonds des chenaux. Ils se distinguent du profilé suivant la fig. 2 par le fait que la partie princi- pale 2 ou 2' délimitée également par des demi-cercles, de la paroi du chenal ne porte pas directement aux extrémités les rebords 4 ou 4' mais bien par l'intercalation de courtes âmes rectilignes 5 ou 5'. De ce fait, les chenaux acquièrent une grande profondeur, ce qui est favorable au moment de résistance Wx et donne en même temps une réalisation encore plus rappro- chée des momentà d'inertie Ix et Iy.
Les rebords 4' du profilé extérieur peuvent, comme on l'a irdiqué par les lignes en traits interrompus, posséder à la partie inférieure une rigole ou un renfoncement analogue dans lequel les corps de serrage peuvent s'engager à la manière de crochets.
La fig. 4 montre une autre paire de profilés suivant la présente invention, serrée par des corps de tension d'un genre nouveau. Les coupes des deux chenaux de profilés sont ici délimitées, comme on le voit, des deux cotés par des -lignes analogues à des demi-ellipses de manière que la paroi du profilé s'épaississe continûment et jusqu'à un multiple depuis les rac- cordements des rebords jusqu'au plan médian vertical du profilé.
Contrairement aux exemples précédents, et auxprofilés d'ex- ploitation desm ines analogues aux corps de revêtement, la pro- fondeur du chenal est dans cette paire de profilés beaucoup plus grande que la largeur du chenal. En combinaison avec le reste de la conformation suivant la présente invention, ceci a pour résultat que,par rapport aux profilés de comparaison,le rapport
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des moments d'inertie l'un à l'autre se modifie fondamentale- met par le fait qu'ici le moment Ix l'emporte sur le moment Iy.
Il est à mentionner qu'un profilé américain en forme de chenal à forts rebords latéraux et à chenal étroit et profond est connu dans la construction des tunnels comme profile de gabarit pour supporter les coffrages de béton. Ce profilé n'est pas à envisager pour la construction des galeries de mines dont les cadres en règle générale sont formés de profilés indépen- dants.
Il lui manque entre autres, dans une mesure encore plus élevée que pour le profilé de départ analogue aux pièces de protection de câble ou que pour leprofilé de construction de galerie en forme de fer de revêtement, un raidissage sûr du chenal ;il est en effet de beaucoup le plus faible précisément au point de rotation des moitiés du profilé, où la paroi doit être la plus épaisse, et elle est même plus faible en cet en- droit que les âmes. la
Comme il faut considérer également pour/constitution d'un profilé d'exploitation des mines le danger d'um flambage latéral, le moment d'inertie Iy ne doit pas descendre par rap- port à Ix en-dessous de la mesure pour laquelle le frottement médiat ou immédiat du profilé aux poussées de la galerie ne représente plus un complément suffisant de la raideur latérale du profilé.
Ce sera en général le cas lorsque la valetir Iy pas- se en-dessous de la moitié de la valeur Ix. pour des cas qui nécessitent un profilé rigide princi- palement à la flexion, il est proposé de donner des dimensions telles en coupe transversale aux formes de profilés suivant la présente invention que le moment d'inertie Iy est plus petit que la valeur Ix, niais le moment Ix ne doit pas dépasser le moment Iy de plus d'une fois et demie.
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Pour des profilés en chenaux de ce genre, il existe une grande demande principalement pour les espaces à grandes portées dans les mines, par exemple les endroits de remblayage, les bifurcations de voies dans lqsquelles même en cas de forme ronde du cadre d'exploitation les sollicitations à la flexion se pré- sentent plus souvent en règle générale que celles au flambage.
Ils seront avantageux également dans les cas de plus petites portées où. l'on emplùie des cadres en forme d'arcs dont les parties latérales possèdent à cause de la hauteur nécessaire de la galerie un diamètre de courbure relativement grand ou peu- vent en partie ne pas être courbées du tout. Ces pièces de ca- dres de creusement de glaceries sont exposées dans une mesure particulière au danger de la flexion vers l'intérieur de la ga- lerie lorsqu'il y a une pression de poussée, ainsi que dans les galeries d'exploitation au danger de la flexion dans l'espace exploité aussi longtemps que le remblai qui doit fournir ici la butée au cadre n'est pas encore mis en place.
Revendications.
1.- Profilé en forme de demi-tuyau pourvu de rebords latéraux pour l'emploi comme corps d'exploitation des mines, en parti- culier pour l'exploitation souple, caractérisé par une forage analogue à un croissant de la sec tion de la partie principale de la paroi du chenal, de telle manière que les branches recour- bées du chenal augmentent d'épaisseur continûment jusqu'au plan médian vertical du fond du chenal ou à peu près jusqu'à ce plan.