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" Soutènement polygonal ou en arc de cercle pour exploitations minières." Demande de brevet déposée en France le 23 avril 1948 Demande de brevet additionnel déposée en France le 15 juillet 1948 Demande de brevet déposée à Darmstadt le 5 février 1949 Demande de brevet déposée à Darmstadt le 21 février 1949
L'invention concerne un soutènement polygonal ou en arc de cercle du type dans lequel les extrémités des segmenta des contreventements en acier comportent des armatures en forme de coquilles de forme complémentaire qui pénètrent l'une dans l'au- tre, sans axes d'articulation ou pièces analogues, mais avec interposition éventuelle de pièces rapportées ou fourrures élas- tiques. On connaît des dispositifs de ce type dans lesquels les
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les armatures des segments de contreventement forment des por- tions de cylindres.
Il existe également des armatures de ce genre réalisées sous forme de joint à rotule, auquel cas on prévoit, pour le joint articulé, un manchon entourant les ex- trémités des segments.
Dans une autre catégorie de ces types de soutènements polygonaux ou en arc de cercle, les armatures sont agencées comme joints universels.
Toutefois, ces formes de construction connues ne consti- tuent pas une solution satisfaisante, car elles ne remplissent par toutes les conditions auxquelles doivent satisfaire ces contreventements. Un contreventement de ce type doit conserver sa stabilité totale, même en cas de mouvement d'une assez grande amplitude de l'articulation. Il faut donc éviter en particulier que, lorsque la section de la galerie varie notablement, les armatures qui forment l'articulation se déplacent l'une par rapport à l'autre. Pour éviter des déformations inacceptables, il faut que, dans toutes les positions des éléments de l'arti- culation, les surfaces en contact soient suffisamment grandes.
Une autre condition à remplir est que le montage soit facile et qu'il soit possible d'étayer entre eux, par des moyens sim- ples, les contreventements qui se succèdent dans le sens de la galerie.
Pour remédier aux inconvénients des solutions antéri- eures et pour remplir les conditions énumérées ci-dessus, le contreventement polygonal ou en arc de cercle conforme à l'in- vention, et dont les extrémités des segments, au moins dans l'articulation de faîte, s'articulent l'une dans l'autre par des coquilles bombées complémentaires l'une de l'autre et ayant à peu près la forme d'un arc de cercle ( dans le plan vertical), est caractérisée par le fait que les coquilles ont la forme de portions emboîtées d'enveloppe d'un cône double à axe horizontal et à sommets dirigés en dehors.
On intercale normalement entre
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ces armatures un élément rapporté élastique en une ou plusieurs pièces, pouvant être en bois, en matière plastique, ou en métal approprié ( pouvant être appliqué par pulvérisation ou à la presse). Cet élément peut n'avoir qu'une faible épaisseur et présente, outre une certaine élasticité, l'avantage de com- penser les irrégularités qui se produisent au cours de la fa- brication ou du montage et d'assurer une bonne assise aux sur- faces des coquilles.
Suivait l'invention, la forme choisie des coquilles des armatures procure, dès le montage, un centrage satisfaisant des segments des contreventements. De plus elle permet de poser les segments de contreventements dans la position oblique qui con- vient dans les courbes des galeries, sans qu'il en résulte des pressions superficielles excessives ou une instabilité dangereuse.
L'armature peut aussi être réalisée de façon à donner une forme en arc de cercle à la courbe enveloppe du cône double, en coupe horizontale, en ayant soin toutefois que le rayon de cette courbe ne soit pas trop petit.
Le contreventement suivant l'invention permet de faire varier entre des limites étendues l'angle formé par les serments du contreventement, sans que les armatures risquent de se dépla- cer l'une par rapport à l'autre et sans qu'il se produise une diminution excessive des surfaces de compression correspondantes.
On obtient une forme de réalisation avantageuse en inter- calant, entre les surfaces enveloppe du double cône et ( en prin- cipe ) suivant le même axe, une portion de surface circulaire plane de faible largeur.
Pour que les contreventements successifs s'étayent mutu- ellement d'une manière satisfaisante, il convient de disposer sur une des armatures ( de préférence sur la coquille extérieure ) un prolongement en forme de bride qui sert à recevoir une pou- tre d'assemblage, par exemple avec extrémités en forme de griffes.
Les contreventements suivant l'invention peuvent être fabriqués de diverses manières par emboutissage, forgeage ou
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coulée. De préférence on les fabrique par emboutissage, chacune des coquilles pouvant être en une ou en deux pièces.
En tout cas il faut avoir soin que les coquilles aient une surface assez grande. L'angle formé par les génératrices du double cône est de préférence supérieur à 90 .
Dans certains cas, il convient de réunir les extrémités, éloignées de l'articulation, des segments de contreventement avec les segments attenants par une serrure qui permet aux segments de se déplacer téléscopiquement à l'encontre d'un organe de résistance qui peut être formé, de préférence, par un système de coin. Ce mouvement téléscopique des segments des contrevente- ments est connu en soi, mais dans le cas considéré, la combinai- son de ce dispositif avec l'articulation suivant l'invention présente l'avantage particulier de réaliser un " centrage " qui, en cas d'affaissement du contreventement ou de la charge qu'il supporte du fait de la pression du terrain, empêche la trans- mission d'efforts excentriques à la serrure.
Une autre forme particulière du soutènement se caracté- rise par le fait qu'une moitié du cône double a la forme d'un tourillon conique et l'autre moitié celle d'une coquille conique et que le tourillon conique d'une moitié d'articulation pénètre dans la coquille conique de l'autre. On obtient ainsi deux moi- tiés d'articulation de même forme qui peuvent être établies en acier moulé ou sous forme de pièces forgées. Il est avantageux de faire reposer l'un contre l'autre et par leurs bouts les tourillons coniques des deux moitiés d'articulation, soit direc- tement, soit avec interposition d'une garniture rapportée éven- tuellement élastique.
Un autre perfectionnement consiste à munir les moitiés de l'articulation, sur les côtés du double cône, de surfaces d'appui correspondantes dirigées par exemple dans le sens radial et limitant le mouvement de l'articulation. De plus, il est avantageux de faire reposer axialement l'une contre l'autre les
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deux moitiés d'articulation par des surfaces de poussée tanen- tielles situées dans le plan passant par les sommets du double cône. Cette organisation de l'articulation permet non seulement de réaliser un "centrage" automatique satisfaisant, mais encore empêche un déversement latéral de l'articulation, étant donné que les deux moitiés d'articulation reposent axialement l'une contre l'autre, dans les deux sens en s'encastrant l'une dans l'autre par des surfaces de poussée d'assez grandes dimensions.
En intercalant des garnitures rapportées élastiques entre les surfaces frontales des tourillons coniques, il est possible de donner aux éléments d'articulation une position légèrement oblique, ce qui est avantageux dans les galeries courbes.
L'articulation de faite conforme à l'invention, peut avantageusement être combinée avec des poutres de faîte continues en fer, par exemple des profilés en forme de rail. Conformément à l'invention, on découpe, dans l'âme du profilé, des entailles en forme de cavité dans lesquelles pénètrent, des deux cotés, les moitiés d'articulation, tout au moins par les tourillons coniques. L'âme de la poutre est en quelque sorte emprisonnée entre les moitiés d'articulation qui sont cependant solidement assemblées entre elles.
Cet assemblage entre les contreventements successifs et les poutres est très simple et procure, non seulement une assise solide des poutres, mais encore le maintien de l'écartement en- tre les contreventements. De préférence, les tourillons c8niques sont percés d'un trou axial qui, en cas de besoin, permet de réaliser un assemblage entre l'articulation et la poutre de faîte en faisant passer, dans le trou en question, des barres continues ou des goupilles coupées dans le sens longitudinal.
Dans le cas où l'articulation est disposée au point de rencontre de deux profilés de faite successifs, les dispositifs d'accouple- ment des extrémités des poutres sont établis de façon à passer dans le trou de l'articulation.
Le raccordement des éléments de l'articulation et le montage sont encore simplifiés du fait que la goupille d'ar-
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ticulation disposée dans l'alésage axial de l'articulation, est constituée au moins par deux parties, de préférence identiques, pouvant être serrés par un déplacement axial relatif ; dites parties étant assurées contre tout desserrage, de préférence par leur accouplement aux poutres raccordant les contreventements.
Les deux parties de la goupille sont introduites par une de leur extrémités et en sens opposé, dans l'alésage de l'articulation et sont fixées directement par cette extrémité à la poutre où elles y sont attachées, d'une autre manière quelconque par un élément d'assemblage. Ces deux parties étant serrées en sens opposé, d'une oart, l'une contre l'autre et,d'autre part, contre les éléments d'articulation, elles ne peuvent d'aucune manière traverser ou être entraînées au travers de l'alésage axial de l'articulation.
De nombreuses formes d'exécution de la goupille d'arti- culation sont possibles. Une construction avantageuse consiste dans l'utilisation de deux coins à biais opposés, qui se guident mutuellement par leurs surfaces adjacentes; leur surface extéri- eure glissant sur la surface cylindrique intérieure de l'alésage de l'articulation. Afin de réduire le déplacement axial nécessai- re au clavetae, les éléments de goupilles peuvent être munis, dans leur partie médiane, de surfaces obliques assez courtes, mais d'une inclinaison relativement prononcée.
Une forme d'exécution particulièrement avantageuse ré- side dans le fait que chacune des parties de la goupille d'arti- culation est munie, à une de ses extrémités, d'un nez dirigé vers l'extérieur et s'appliquant frontalement contre l'élément d'articulation; le diamètre total maximum de ces deux parties de goupille étant égal ou, de préférence, légèrement inférieur au diamètre de l'alésage de l'articulation. Dans cette construc- tion, le serrage axial des parties de la goupille est limité par la position de leur nez extérieur, de manière à empêcher, avec sécurité, toute pression radiale nuisible entre la goupille et l'alésage axial de l'articulation et d'assurer le mouvement
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relatif des deux moitiés d'articulation. Cette exécution permet, en outre, un desserrage facile de la goupille.
Les extrémités des goupilles devant traverser l'alésage de l'articulation, sont munies de trous, fentes ou crochets, afin de permettre leur fixation aux poutres ou l'introduction d'éléments de sécurité. Un accouplement simple avec les poutres est obtenu dans ce cas en prévoyant des chambres sur les extré- mités frontales des poutres, dans lesquelles les extrémités ef- filées des goupilles peuvent être introduites.
Dans les dessins annexés l'objet de l'invention est re- présenté, à titre d'exemple, par différentes formes d'exécution,.
La fi.l est une élévation d'un contreventement en arc.
La fig.2 est une élévation à plus grande échelle de l'ar- ticulation de faite.
La fig.3 est une élévation d'une autre forme d'exécution du contreventement, et la fig.3a est une coupe longitudinale de la serrure.
Les figs. 4 et 5 sont des coupes horizontales de deux formes d'exécution de l'articulation de faîte.
La fig.6 est une élévation d'une autre forme d'exécution de l'articulation de faîte.
La fig.7 est une coupe suivant la ligne A-A de la fig.6.
La fig.8 est une vue en bout de l'extrémité de la poutre d'assemblage de la fig.7.
La fig.9 est une autre forme d'exécution de la poutre d'assemblage.
La fig.10 est une variante de l'articulation de faîte.
La fig.ll est une coupe suivant la ligne B-B de la fig.10
La fig.12 est une coupe suivant la ligne C-C de la fig.ll
Les figs. 13 et 14 représentant en élévation et de profil une forme de construction spéciale de la coquille extérieure.
La fig.15 est une coupe horizontale d'une autre forme d'exécution des armatures.
La fig.16 représente les limites des positions angulaires
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des segments du contreventement.
La fig.17 montre deux formes de réalisation des pièces rapportées élastiques.
Les fis. 18 à 20 représentent une autre forme d'exécu- tion en différentes positions.
Les fis. 21 à 65 montrent des formes d'exécution, avec des moitiés d'articulation de formes identiques, leurs inter- connexions entre elles, avec les poutres et avec les serments de contreventement.
Le contreventement suivant l'invention, se compose de serments 1 en fers profilés, dont les extrémités comportent des armatures. Les armatures inférieures 2 qui reposent sur un bois dit d'écrasement, ont la forme de coussinets, tandis que celles qui forment l'articulation de faîte, ont une forme spéciale, oui sera décrite à part et à l'appui des figures correspondantes.
Les armatures de l'articulation de faîte sont formées par des coquilles 3 et 4 complémentaires l'une de l'autre, péné- trant l'une dans l'autre et ayant, dans le plan vertical, la forme d'un arc de cercle. Ainsi que le montrent les coupes ho- rizontales des figs. 4 et 5, ces coquilles d'armature sont for- mées par des portions, emboîtées l'une dans l'autre, d'enveloppe d'un cône double, à axe horizontal et à sommets dirigés en dehors.
Une pièce rapportée ou fourrure élastique 5 est intercalée entre les armatures et a une forme correspondant à celle des coquilles. ette fourrure peut être en une seule pièce, c'est-à-dire avoir la forme d'une cuvette, ou se composer de plusieurs pièces. Il suffit que cette fourrure soit disposée entre les surfaces côni- ques proprement dites.
Comme on le voit sur les figs. 4 et 5, une portion de surface plane circulaire 6 est intercalée entre les surfaces.'- d'enveloppe du double cône et suivant le même axe. La fig.5 représente les pièces dans la position qu'elles occupent en cas de forte poussée du terrain, c'est-à-dire lorsque l'élément élas- tique est comprimé. Il ressort aussi des figs. 4 et 5 que les
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inclinaisons des doubles cônes des deux armatures 3 et 4 sont différentes, de façon à ménager entre elles un intervalle de lar- geur allant en croissant vers l'extérieur, ce qui permet de mieux les adapter dans les galeries courbes.
Les coquilles extérieures 3 des figs. 1 à 5, sont formées de deux cornières, dont les ailes 7. orientées en arrière, sont assemblées par des rivets 8. Le segment correspondant 1 du con- treventement se loge dans des échancrures 9 des ailes 7. Ces pièces sont assemblées par des boulons 10.
Des éclisses 11, assemblées par des boulons 12 avec l'âme du segment 1 du contreventement correspondant, servent à fixer la coquille intérieure 4 sur ce segment. L'intervalle entre les éclisses, intervalle qui correspond à la largeur de l'âme, est rempli par une plaque d'appui 13. Les surfaces frontales antéri- eures des éclisses 11 et de la plaque 13 s'appliquent à plat contre la partie médiane de la coquille intérieure et y sont fixées par soudure.
Ainsi que cela ressort de la fig.2, les coquilles exté- rieures comportent un prolongement 3' dirigé, par exemple, tan- gentiellement à la partie supérieure et dépassant l'extrémité de l'autre segment, pour limiter ainsi la poussée, de haut en bas, de l'.articulation de faîte et pour augmenter la sécurité contre un déplacement des éléments de l' articula tion.
La forme de réalisation des figs. 6 à 8 comporte une coquille extérieure 3a en une seule pièce, de préférence en fer laminé embouti. Des éclisses 14 servent à fixer cette co- quille sur le segment 1 du contreventement correspondant et, par des portions coudées 15, entourent la partie centrale de la coquille extérieure. La coquille intérieure 4 est fixée sur le segment du contreventement correspondant de la manière dé- crite plus loin à propos des figs. 10 à 12.
La coquille extérieure comporte un prolongement coudé en forme de rebord 16, dans lequel pénètre une pièce de raccor- dement 17, en forne de griffe, d'une barre ou poutre 18, qui
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étaye le contreventement par rapport au contreventement voisin.
Alors que, sur la fig.7, cette barre 18 est en fer profilé, elle est constituée, sur la fig.9, par une poutre en bois 18a, encastrée dans une pièce de raccordement 17a en forme de douille.
Dans la forme de réalisation des figs. 10 à 12, l'assem- blage de la coquille intérieure avec le segment de contrevente- ment a une forme spéciale, d'après laquelle les éclisses 11 ( des figs. 4 et 5 ) avec la plaque l'appui 1, qui se trouve entre elles, pénètrent dans une échancrure 19 de la coquille intérieure. Sur la fig.12, la partie emboîtée des éléments de fixation s'étend à peu près sur un tiers de la périphérie de la coquille intérieure. De toute évidence, la coquille est encore soudée aux pièces 11 et 13 et le dispositif décrit permet de sou- lager les joints soldés.
Les figs. 13 et 14 représentent une forme de réalisation spéciale de la coquille extérieure qui, dans ce cas, est de pré- férence en une saule pièce emboutie. La coquille 3b comporte, sur sa partie postérieure, une surface plane 20 repoussée en dehors et servant d'appui au segment 1 du contreventement. Sur la fig.15 la coquille intérieure est en deux moitiés 4a sembla- bles, de préférence également en fer laminé embouti, lesquelles moitiés comportent chacune un prolongement 11a en forme d'éclis- ses, ces deux éclisses s'appliquant à plat, l'une contre l'autre, dans leur portion antérieure ( dans le plan vertical), tandis que, dans leur portion postérieure, elles laissent subsister entre elles un intervalle 21 servant à loger l'âme du segment du contreventement.
Ainsi que le présente schématiquement la fig.3, l'extré- mité du segment de contreventement la; qui porte la coquille ex- térieure est reliée au segment voisin lb par l'intermédiaire d'une serrure 22 établie de façon à permettre aux segments de prendre un mouvement léscopique à l'encontre d'un organe de résistance. Cet organe de résistance peut être formé, d'une manière connue, par un système de coin disposé dans la serrure.
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On a désigné par 23 une pièce rapportée élastique disposée de chaque côté dans le. serrure.
La construction de l'articulation de faîte suivant les figs. 18 à 20 correspond à peu près aux formes d'exécution déjà décrites, mais dans le cas présent, l'extrémité frontale du segment portant le tourillon intérieur 4 est amené très près de la coquille 1 de l'autre segment. En outre, en dehors du pro- longement 3' prévu sur la coquille extérieure, celle-ci porte sur sa partie inférieure un autre prolongement 3", dépassant la surface de support du tourillon intérieur et recouvrant, de préférence, le segment opposé. Il est avantageux de recourber légèrement vers le bas l'extrémité de ces prolongements 3".
De cette manière, la coquille extérieure enveloppe le tourillon intérieur et éventuellement l'extrémité du segment du contre- ventement et assure les serments de contreventeuent contre tout glissement dans l'articulation aussi bien dans le cas d'une di- minution de l'angle formé par le segments, provoquée sous l'effet de la pression du terrain, que dans celui d'une augmentation du dit angle.
Les prolongements %Il sont constitués avantageusement par des parties des fers conrières constituant les coquilles . Dans certains cas cependant il est possible de prévoir des prolonge- ments indépendants qui sont, éventuellement, fixés par soudure.
Dans les formes d'exécution suivant les figs. 21 à 65, chaque articulation de faîte est constituée par deux moitiés . @ d'articulation de forme identique. Dans chaque partie d'articu- lation une des moitiés du cône double est constituée par un tourillon conique 24 et l'autre moitié par une coquille conique 25, le tourillon de l'une des parties s'emboîtant dans la co- quille de l'autre moitié ( voir par exemple figs. 24 et 25).
Chaque moitié d'articulation porte des prolongements 7a en for- me d'éclisses pour la fixation aux segments 1 au moyen de bou- lons ou de rivets traversant les perforations 7b. Les tourillons coniques 24 des deux moitiés d'articulation reposent l'un sur
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l'autre par leurs surfaces frontales planes intérieures 24a ( fig.25 ). A l'edroitdde son plus grand diamètre, chaque tourillon 24 peut être muni d'un court prolongement cylindrique 24b, ainsi qu'il ressort de la fig.23. Au-dessus et en-dessous des surfaces de pression formées par les tourillons et les co- quilles extérieures, sont prévues des surfaces de support 26, dirigées radialement vers l'extérieur et formant butée pour limiter le mouvement de l'articulation.
La surface 26 prévue au-dessus de la coquille conique 25 peut, suivant les figs.
34 et 35, être prolongée de manière à former un prolongement 27 recouvrant le tourillon conique opposé de l'autre moitié de l'articulation. De cette manière il est obtenu des surfaces tangentielles de poussée 28, à l'aide desquelles les moitiés d'articulation sont tendues axialement l'une par rapport à l'au- tre. Enfin, une garniture élastique peut être intercalée entre les surfaces 24a et 28.
Dans le cas de l'emploi d'une poutre métallique 18b, profilée en forme de rail, des évidements 29, en forme de cavités sont prévus dans l'âme 18c, ces cavités servant à recevoir les moitiés d'articulation à relier et permettant ainsi d'une ma- nière très simple une liaison des extrémités de segments avec la poutre, tout en ne nuisant pas à leur articulation. Tandis que dans la fig. 28, les entailles 29 en forme de cavité n'in- téressent que la hauteur de l'âme 18c, les entailles 29a, sui- vant la fig.32, sont ouvertes vers le bas. L'articulation est introduite par le dessous et une garniture de support en bois 31 ou analogue est disposée entre les surfaces d'appui 30 des moitiés d'articulation et la poutre 18b.
Les figs. 30, 34 et 35 montrent la disposition de l'ar- ticulation au point de rencontre de deux poutres successives 18-.
Les entailles 29 et 29a, chevauchent les extrémités des deux pou- tres. Les éclisses 12, servant à l'assemblage des profils 18b, traversent dans ce cas un alésage 41 percé dans les moitiés d'articulation en direction des articulations et elles sont ser- rées sur les poutres au moyen des coins 3.
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Les trous 34 gerces dans la poutre, sont destinés à re- cevoir les coins 33. Les éclisses 32 ne sont pas nécessaires pour tendre l'articulation. Rien ne s'appose cependant à assem- bler supplémentaireuient chaque articulation à la poutre au moyen d'éclisses 32. Conformément à l'exemple de la fig.6, ces éclis- ses peuvent présenter la forme d'une barre dont les entremîtes sont munies des entailles 32'. Les trous 34a correspondant aux trous 34, prévus dans l'âme 18c de la poutre 18b.
Suivant les figs. 38 et 39, on peut prévoir entre les moitiés d'articulation et les segments, les logements 35 destinés à recevoir des bois de support 35a. Latéralement ces logements sont limités par des taquets de fixation 7d des moitiés d'arti- culation. L'assemblage des taquets 7d aux extrémités des segments 1 s'effectue au moyen de boulons 10 guidés dans des lumières longitudinales 36. La garniture 35a en bois, est renforcée aux deux surfaces opposées de contact par des plaques 7.
Il est en outre possible d'assembler l'articulation ou rail 18b disposé au-dessus de l'articulation. Les figs. 41 à 45 montrent, à titre d'exemple, un tel assemblage. Sous le rail 18b est fixée une plaque 38, munie d'une bague de pression 39, s'en- gageant dans l'articulation. Cette bague de pression est saisie et serrée par les tourillons coniques 24, des moitiés d'articu- lation, entre leurs surfaces frontales 24a. La partie cylindrique 24b représentée dans les figs. 21 à 23 est remplacée dans la présente forme d'exécution par la bague de pression 39. Afin d'obtenir une charge uniforme de l'articulation, on peut enfon- cer des coins en bois 40 entre les moitiés d'articulation et la poutre 18b.
Ainsi qu'il ressort des figs. 46 à 51, la goupille d'ar- ticulation peut être formée par deux moitiés identiques 32a et 32b, dont les surfaces adjacentes portent dans la région médiane une surface oblique 42 relativement courte, mais présentant une inclinaison relativement prononcée. Les faces extérieures 43 de ces moitiés de goupille 32a et 32b constituent une surface
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cylindrique, c'est-à-dire que ces surfaces sont essentiellement parallèles l'une par rapport à l'autre et par rapport à le paroi de l'alésage 41 de l'articulation. Les extrémités effilées 44 des moitiés de goupille sont munies de trous ou de fentes 45, en vue de leur assemblage avec les extrémités des poutres 18b.
L'autre extrémité de chaque moitié de goupille porte un nez 47 dirigé vers l'extérieur et s'appliquant frontalemetn contre les éléments coniques de chaque moitié d'articulation. En outre. cette extrémité porte un oeillet ou un crochet 48, dans lequel peut être fixée une corde 49 destinée à permettre l'extraction de la goupille. ( Voit figs. 51 et 52 )
L'assemblage de l'articulation de faîte s'effectue de la manière suivante: par rapprochement des segments 1, les moi- tiés d'articulation sont emboîtées ( voir figs. 48 à 51 ) en- suite, une des moitiés 32a de la goupille d'articulation ( re- présenté dans la fig. 46 ) est introduite d'un côté, tandis que l'autre moitié 32b est introduite par le côté opposé de l'alésage 41..
Les deux parties de la goupille sont pressées l'une contre l'autre par leurs surfaces obliques 42 et remplissent à peu près entièrement l'alésage 41. Le déplacement relatif des éléments 32a et 32b est limité par le nez 47, qui s'appuie frontalement contre les moitiés d'articulation. Les surfaces obliques 42, ainsi que les nez 47, sont disposées de manière qu'il subsiste
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un faible jeu entre surface extérieure 43o 7a.gaa.p t ..,1' lé-. -- sage, ce jeu étant nécessaire pour assurer la mobilité de l'ar- ticulation.
Afin d'mpêcher que les parties de goupilles ne sortent de l'alésage, des vis ou des coins 46 sont introduits dans les trous 45, percés dans leurs extrémités effilées. Ainsi qu'il ressort des figs. 49 et 50, les extrémités 44 peuvent être accouplées directement aux sections des poutres 18b disposées entre les contreventements successifs, de manière que la goupille d'articulation constitue l'élément d'accouplement de deux sec- tions de poutres successives. L'assemblage avec la poutre 18b
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est réalisé de manière que l'âme 18c de la poutre se dispose bout à bout avec l'extrémité renforcée d'une moitié de goupille afin que la position de l'autre moitié de goupille soit assurée. en même temps à l'intérieur de l'articulation.
Lors de l'enlèvement du contreventement en vue de son réemploi, le desserrage de la goupille est obtenu en chassant une de ses moitiés, à l'aide d'un marteau en bois, ou bien en exerçant une traction sur la corde 49, fixée à l'oeillet 48 sur l'extrémité renforcée de la dite moitié. ( Voir figs.51 et 52).
Les figs. 53 à 61 représentent différentes formes d'exé- cution d'extrémités de poutres, dans lesquelles ont été formées des logements 51 soit par soudure de fers plats 50, entre les ailes des fers profilés ( fies. 55, 58 et 59), soit par la courbure des ailes des fers profilés ( voir figs. 56). L'extré- mité effilée des parties de la goupille d'articulation v est introduite et est accouplée au moyen de l'élément d'assemblage 46 représenté par les figs. 49 ou 50. Dans le cas de l'emploi d'une poutre de faîte tubulaire, l'extrémité du tube est pourvue d'un corps de remplissage 52 ( voir fig.53 ).
Les figs. 62 à 65 montrent des assemblages extrêmement simples et avantageux des moitiés d'articulation avec les seg- ments de contreventement 1. La moitié d'articulation suivant les figs. 62 et 63 porte sur sa partie dorsale un prolongement 53, qui correspond essentiellement à la section du segment de contreventement 1, qui vient s'y appuyer. Le prolongement porte sur sa face dirigée vers la galerie, un rail guide 54, sur le- quel vient reposer le côté extérieur du pied du segment de con- treventement. En outre, ce prolongement porte des grands taquets d'éclisses 7e, dont la section présente la forme de base d'un U.
Le rail guide 54 et les taquets d'éclisses 7e limitent un loge- ment enveloppant étroitement le pied et au moins la partie ad- jacente de l'âme du profil de contreventement; des profils en double T ou en forme de rail de différentes hauteurs d'âmes
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pouvant être introduits dans ce logement pour y être accouplés à la moitié d'articulation, tout en résistant à tout effort de flexion. En outre, le prolongement porte d'autres prolongements 55 en forme de fourche, sur lesquels s'appuie la tête du segment de contreventement.
Cette exécution du prolongement de support exige relati- vement peu de matériel, de sorte que la moitié d'articulation dans sa totalité peut être réalisée d'une manière relativement légère.
Dans la forme d'exécution suivant les figs. 64 et 65, les taquets d'éclisses 7e ont été supprimés. L'assemblage du prolongement de support 53 à l'extrémité du segment a lieu par soudure, cet assemblage est soumis à des efforts réduits du fait que le pied du profil s'appuie sur le rail guide 54.
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"Polygonal or arcuate support for mining operations." Patent application filed in France on April 23, 1948 Additional patent application filed in France on July 15, 1948 Patent application filed in Darmstadt on February 5, 1949 Patent application filed in Darmstadt on February 21, 1949
The invention relates to a polygonal or arcuate support of the type in which the ends of the segments of the steel bracings have reinforcements in the form of complementary shaped shells which penetrate one into the other, without axes of. articulation or similar parts, but with the possible interposition of inserts or elastic furring. Devices of this type are known in which the
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the reinforcements of the bracing segments form portions of cylinders.
There are also reinforcements of this type produced in the form of a ball joint, in which case a sleeve is provided for the articulated joint, surrounding the ends of the segments.
In another category of these types of polygonal or arcuate supports, the reinforcements are arranged as universal joints.
However, these known forms of construction do not constitute a satisfactory solution, since they do not meet all the conditions which these braces must satisfy. A bracing of this type must maintain its total stability, even in the event of movement of a rather large amplitude of the joint. It is therefore necessary to avoid in particular that, when the section of the gallery varies appreciably, the reinforcements which form the articulation move with respect to one another. To avoid unacceptable deformations, it is necessary that, in all the positions of the elements of the articulation, the surfaces in contact are sufficiently large.
Another condition to be fulfilled is that the assembly is easy and that it is possible to support between them, by simple means, the bracings which follow one another in the direction of the gallery.
To remedy the drawbacks of the previous solutions and to fulfill the conditions enumerated above, the polygonal or arcuate bracing in accordance with the invention, and the ends of the segments of which, at least in the ridge joint , are articulated one in the other by rounded shells complementary to one another and having approximately the shape of an arc of a circle (in the vertical plane), is characterized by the fact that the shells have the shape of nested portions of the envelope of a double cone with a horizontal axis and vertices directed outwards.
It is normally inserted between
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these reinforcements an elastic insert in one or more pieces, which can be made of wood, plastic, or suitable metal (which can be applied by spraying or by pressing). This element may have only a small thickness and has, in addition to a certain elasticity, the advantage of compensating for the irregularities which occur during manufacture or assembly and of ensuring a good seat to the sur- faces. - sides of the shells.
Following the invention, the chosen shape of the shells of the reinforcements provides, from assembly, a satisfactory centering of the segments of the braces. In addition, it makes it possible to lay the bracing segments in the oblique position which is appropriate in the curves of the galleries, without resulting in excessive surface pressures or dangerous instability.
The reinforcement can also be produced so as to give an arcuate shape to the envelope curve of the double cone, in horizontal section, taking care however that the radius of this curve is not too small.
The bracing according to the invention makes it possible to vary between wide limits the angle formed by the oaths of the bracing, without the reinforcements running the risk of moving with respect to one another and without this happening. an excessive decrease in the corresponding compression surfaces.
An advantageous embodiment is obtained by interposing, between the envelope surfaces of the double cone and (in principle) along the same axis, a portion of a flat circular surface of small width.
In order for the successive bracings to support each other in a satisfactory manner, it is advisable to place on one of the reinforcements (preferably on the outer shell) an extension in the form of a flange which serves to receive an assembly beam. , for example with claw-shaped ends.
The braces according to the invention can be manufactured in various ways by stamping, forging or
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casting. They are preferably produced by stamping, each of the shells possibly being in one or in two parts.
In any case, care must be taken that the shells have a sufficiently large surface. The angle formed by the generatrices of the double cone is preferably greater than 90.
In some cases it is appropriate to join the ends, remote from the joint, of the bracing segments with the adjoining segments by a lock which allows the segments to move telescopically against a resistance member which can be formed. , preferably by a wedge system. This telescopic movement of the segments of the braces is known per se, but in the case considered, the combination of this device with the articulation according to the invention has the particular advantage of producing a "centering" which, in the event of sagging of the bracing or the load it supports due to the pressure of the ground, prevents the transmission of eccentric forces to the lock.
Another particular form of the support is characterized by the fact that one half of the double cone has the shape of a conical journal and the other half that of a conical shell and the conical journal of a half of joint penetrates the conical shell of the other. There is thus obtained two articulation halves of the same shape which can be made of cast steel or in the form of forgings. It is advantageous to make the conical journals of the two articulation halves rest against each other and by their ends, either directly or with the interposition of a possibly elastic insert.
Another improvement consists in providing the halves of the joint, on the sides of the double cone, with corresponding bearing surfaces directed for example in the radial direction and limiting the movement of the joint. In addition, it is advantageous to rest axially against one another the
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two articulation halves by tanential thrust surfaces situated in the plane passing through the vertices of the double cone. This organization of the joint not only enables satisfactory automatic "centering" to be achieved, but also prevents lateral tilting of the joint, since the two joint halves rest axially against each other, in the sides. two directions by fitting into each other by fairly large thrust surfaces.
By inserting elastic inserts between the front surfaces of the conical journals, it is possible to give the articulation elements a slightly oblique position, which is advantageous in curved galleries.
The ridge joint according to the invention can advantageously be combined with continuous iron ridge beams, for example profiles in the form of a rail. According to the invention, there is cut in the core of the profile, notches in the form of a cavity into which penetrate, on both sides, the articulation halves, at least by the conical journals. The web of the beam is somehow trapped between the articulation halves which are however firmly assembled together.
This assembly between the successive braces and the beams is very simple and provides not only a solid foundation for the beams, but also the maintenance of the spacing between the braces. Preferably, the c8nic journals are drilled with an axial hole which, if necessary, allows an assembly between the articulation and the ridge beam by passing, through the hole in question, continuous bars or pins. cut lengthwise.
In the case where the articulation is placed at the meeting point of two successive ridge sections, the coupling devices of the ends of the beams are established so as to pass through the hole in the articulation.
The connection of the elements of the articulation and the assembly are further simplified by the fact that the locking pin
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The joint arranged in the axial bore of the joint, is formed by at least two parts, preferably identical, which can be clamped by a relative axial displacement; said parts being secured against any loosening, preferably by their coupling to the beams connecting the braces.
The two parts of the pin are introduced by one of their ends and in the opposite direction, into the bore of the joint and are fixed directly by this end to the beam where they are attached to it, in any other way by a assembly element. These two parts being tight in opposite directions, on one side, one against the other and, on the other hand, against the articulation elements, they cannot in any way cross or be drawn through the axial bore of the joint.
Many embodiments of the hinge pin are possible. An advantageous construction consists in the use of two wedges with opposite angles, which guide each other by their adjacent surfaces; their outer surface sliding on the inner cylindrical surface of the joint bore. In order to reduce the axial displacement required for the clavetae, the pin elements can be provided, in their middle part, with rather short oblique surfaces, but with a relatively pronounced inclination.
A particularly advantageous embodiment resides in the fact that each of the parts of the articulation pin is provided, at one of its ends, with a nose directed outwards and pressing frontally against the hinge pin. 'articulation element; the maximum total diameter of these two pin parts being equal to or, preferably, slightly less than the diameter of the bore of the joint. In this construction, the axial tightening of the parts of the pin is limited by the position of their outer nose, so as to safely prevent any harmful radial pressure between the pin and the axial bore of the joint and d 'ensure movement
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relative of the two joint halves. This execution also allows easy release of the pin.
The ends of the pins which must pass through the bore of the joint are provided with holes, slots or hooks, in order to allow their attachment to the beams or the introduction of safety elements. A simple coupling with the beams is obtained in this case by providing chambers on the front ends of the beams, into which the threaded ends of the pins can be introduced.
In the accompanying drawings, the object of the invention is shown, by way of example, by various embodiments.
The wire is an elevation of an arched bracing.
Fig. 2 is a larger scale elevation of the ridge joint.
Fig.3 is an elevation of another embodiment of the bracing, and Fig.3a is a longitudinal section of the lock.
Figs. 4 and 5 are horizontal sections of two embodiments of the ridge joint.
Fig.6 is an elevation of another embodiment of the ridge joint.
Fig.7 is a section taken along line A-A of Fig.6.
Fig.8 is an end view of the end of the connecting beam of Fig.7.
Fig.9 is another embodiment of the assembly beam.
Fig. 10 is a variant of the ridge joint.
Fig. 11 is a section on line B-B of fig. 10
Fig. 12 is a section along the line C-C of fig.ll
Figs. 13 and 14 showing in elevation and profile a special form of construction of the outer shell.
Fig.15 is a horizontal section of another embodiment of the reinforcements.
Fig. 16 represents the limits of the angular positions
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segments of the bracing.
Fig.17 shows two embodiments of elastic inserts.
The fis. 18 to 20 show another embodiment in different positions.
The fis. 21 to 65 show embodiments, with articulation halves of identical shapes, their interconnections with each other, with the beams and with the bracing oaths.
The bracing according to the invention consists of oaths 1 made of profiled irons, the ends of which have reinforcements. The lower reinforcements 2 which rest on a so-called crushing wood, have the shape of pads, while those which form the ridge joint, have a special shape, yes will be described separately and in support of the corresponding figures.
The reinforcements of the ridge joint are formed by shells 3 and 4 complementary to each other, penetrating one into the other and having, in the vertical plane, the shape of an arc of circle. As shown by the horizontal sections of figs. 4 and 5, these reinforcing shells are formed by portions, fitted one inside the other, of the envelope of a double cone, with a horizontal axis and vertices directed outwards.
An insert or elastic fur 5 is interposed between the reinforcements and has a shape corresponding to that of the shells. ette fur can be in one piece, that is to say have the shape of a bowl, or consist of several pieces. It suffices for this fur to be placed between the conical surfaces proper.
As seen in Figs. 4 and 5, a circular flat surface portion 6 is interposed between the envelope surfaces of the double cone and along the same axis. Fig. 5 shows the pieces in the position they occupy in the event of strong ground pressure, that is to say when the elastic element is compressed. It is also apparent from figs. 4 and 5 that
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The inclinations of the double cones of the two reinforcements 3 and 4 are different, so as to leave between them an interval of width increasing outwards, which makes it possible to adapt them better in curved galleries.
The outer shells 3 of figs. 1 to 5, are formed of two angles, the wings 7. of which facing backwards, are assembled by rivets 8. The corresponding segment 1 of the bracing is housed in notches 9 of the wings 7. These parts are assembled by means of bolts 10.
Fishplates 11, assembled by bolts 12 with the web of segment 1 of the corresponding bracing, serve to fix the inner shell 4 on this segment. The gap between the ribs, the gap which corresponds to the width of the web, is filled by a support plate 13. The front end surfaces of the ribs 11 and of the plate 13 lie flat against the part. middle of the inner shell and are attached to it by welding.
As emerges from FIG. 2, the outer shells comprise an extension 3 'directed, for example, tangentially at the upper part and protruding from the end of the other segment, in order thus to limit the thrust, of up and down of the ridge joint and to increase security against displacement of the joint elements.
The embodiment of figs. 6 to 8 comprises an outer shell 3a in one piece, preferably in pressed rolled iron. Fish plates 14 serve to fix this shell on segment 1 of the corresponding bracing and, by bent portions 15, surround the central part of the outer shell. The inner shell 4 is fixed to the segment of the corresponding bracing in the manner described later in connection with figs. 10 to 12.
The outer shell comprises a bent extension in the form of a flange 16, into which penetrates a connecting piece 17, in the form of a claw, of a bar or beam 18, which
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supports the bracing against neighboring bracing.
While, in fig.7, this bar 18 is made of profiled iron, it is constituted, in fig.9, by a wooden beam 18a, embedded in a connecting piece 17a in the form of a socket.
In the embodiment of figs. 10 to 12, the assembly of the inner shell with the bracing segment has a special shape, according to which the ribs 11 (of figs. 4 and 5) with the support plate 1, which is located between them, penetrate into a notch 19 of the inner shell. In fig.12, the interlocked part of the fasteners extends approximately over a third of the periphery of the inner shell. Obviously, the shell is still welded to parts 11 and 13 and the device described allows the welded joints to be relieved.
Figs. 13 and 14 show a special embodiment of the outer shell which in this case is preferably a pressed willow piece. The shell 3b comprises, on its rear part, a flat surface 20 pushed outwards and serving as a support for the segment 1 of the bracing. In fig. 15 the inner shell is in two similar halves 4a, preferably also of pressed rolled iron, which halves each have an extension 11a in the form of fishplates, these two fishplates lying flat, l 'one against the other, in their anterior portion (in the vertical plane), while, in their posterior portion, they leave between them an interval 21 serving to house the soul of the segment of the bracing.
As shown schematically in FIG. 3, the end of the bracing segment 1a; which carries the outer shell is connected to the neighboring segment lb by means of a lock 22 established so as to allow the segments to take a lescopic movement against a resistance member. This resistance member can be formed, in a known manner, by a wedge system arranged in the lock.
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23 denotes a resilient insert disposed on each side in the. lock.
The construction of the ridge joint according to figs. 18 to 20 corresponds approximately to the embodiments already described, but in the present case, the front end of the segment carrying the inner journal 4 is brought very close to the shell 1 of the other segment. Furthermore, apart from the extension 3 'provided on the outer shell, the latter bears on its lower part another extension 3 ", projecting from the support surface of the inner journal and preferably covering the opposite segment. It is advantageous to bend the end of these 3 "extensions slightly downwards.
In this way, the outer shell envelops the inner journal and possibly the end of the segment of the bracing and secures the bracing oaths against any sliding in the joint as well in the case of a decrease in the angle. formed by the segments, caused under the effect of the pressure of the ground, that in that of an increase of the said angle.
The% II extensions are advantageously formed by parts of the back irons constituting the shells. In certain cases, however, it is possible to provide independent extensions which are, if necessary, fixed by welding.
In the embodiments according to FIGS. 21 to 65, each ridge joint is formed by two halves. @ articulation of identical shape. In each articulation part one of the halves of the double cone is constituted by a conical journal 24 and the other half by a conical shell 25, the journal of one of the parts fitting into the shell of the 'other half (see for example figs. 24 and 25).
Each articulation half carries extensions 7a in the form of fishplates for attachment to the segments 1 by means of bolts or rivets passing through the perforations 7b. The conical journals 24 of the two hinge halves rest one on
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the other by their internal flat frontal surfaces 24a (fig. 25). At the edroitdde its largest diameter, each journal 24 may be provided with a short cylindrical extension 24b, as is apparent from fig.23. Above and below the pressure surfaces formed by the journals and the outer shells are provided support surfaces 26, directed radially outwards and forming a stop to limit the movement of the joint.
The surface 26 provided above the conical shell 25 may, according to figs.
34 and 35, be extended so as to form an extension 27 covering the opposite conical journal of the other half of the joint. In this way tangential thrust surfaces 28 are obtained, by means of which the joint halves are axially tensioned with respect to each other. Finally, an elastic packing can be interposed between the surfaces 24a and 28.
In the case of the use of a metal beam 18b, profiled in the form of a rail, recesses 29, in the form of cavities are provided in the web 18c, these cavities serving to receive the articulation halves to be connected and allowing thus in a very simple manner a connection of the ends of the segments with the beam, while not harming their articulation. While in fig. 28, the notches 29 in the form of a cavity only concern the height of the web 18c, the notches 29a, as shown in FIG. 32, are open downwards. The joint is introduced from below and a wooden support insert 31 or the like is arranged between the bearing surfaces 30 of the joint halves and the beam 18b.
Figs. 30, 34 and 35 show the arrangement of the articulation at the meeting point of two successive beams 18-.
The notches 29 and 29a overlap the ends of the two beams. The ribs 12, serving for the assembly of the profiles 18b, in this case pass through a bore 41 drilled in the articulation halves in the direction of the articulations and they are clamped on the beams by means of the wedges 3.
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The stud holes 34 in the beam are intended to receive the wedges 33. The ribs 32 are not necessary to tension the joint. However, nothing is required to further assemble each joint to the beam by means of fishplates 32. In accordance with the example of FIG. 6, these fishplates may have the form of a bar, the intersections of which are provided with notches 32 '. The holes 34a corresponding to the holes 34, provided in the web 18c of the beam 18b.
According to figs. 38 and 39, it is possible to provide between the articulation halves and the segments, the housings 35 intended to receive the support timber 35a. Laterally these housings are limited by fixing tabs 7d of the articulation halves. The assembly of the cleats 7d at the ends of the segments 1 is effected by means of bolts 10 guided in longitudinal slots 36. The wood trim 35a is reinforced at the two opposite contact surfaces by plates 7.
It is also possible to assemble the articulation or rail 18b disposed above the articulation. Figs. 41 to 45 show, by way of example, such an assembly. Under the rail 18b is fixed a plate 38, provided with a pressure ring 39, engaging in the joint. This pressure ring is gripped and clamped by the tapered journals 24, of the hinge halves, between their front surfaces 24a. The cylindrical part 24b shown in figs. 21 to 23 is replaced in the present embodiment by the pressure ring 39. In order to obtain a uniform load of the joint, wooden wedges 40 can be driven between the joint halves and the beam. 18b.
As can be seen from figs. 46-51, the hinge pin may be formed by two identical halves 32a and 32b, the adjacent surfaces of which bear in the middle region a relatively short oblique surface 42, but exhibiting a relatively steep inclination. The outer faces 43 of these pin halves 32a and 32b constitute a surface
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cylindrical, that is to say that these surfaces are essentially parallel to one another and to the wall of the bore 41 of the joint. The tapered ends 44 of the pin halves are provided with holes or slits 45, for assembly with the ends of the beams 18b.
The other end of each pin half has a nose 47 directed outwards and applying frontally against the conical elements of each articulation half. In addition. this end carries an eyelet or a hook 48, in which can be fixed a cord 49 intended to allow the extraction of the pin. (See figs. 51 and 52)
The ridge joint is assembled as follows: by bringing the segments 1 together, the joint halves are nested (see figs. 48 to 51) then one of the halves 32a of the hinge pin (shown in fig. 46) is introduced on one side, while the other half 32b is introduced through the opposite side of bore 41 ..
The two parts of the pin are pressed against each other by their oblique surfaces 42 and almost completely fill the bore 41. The relative movement of the elements 32a and 32b is limited by the nose 47, which rests frontally against the joint halves. The oblique surfaces 42, as well as the noses 47, are arranged so that there remains
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a small clearance between outer surface 43o 7a.gaa.p t .., 1 'l-. - wise, this play being necessary to ensure the mobility of the joint.
In order to prevent the pin parts from coming out of the bore, screws or wedges 46 are inserted into the holes 45, drilled in their tapered ends. As can be seen from figs. 49 and 50, the ends 44 can be coupled directly to the sections of the beams 18b arranged between the successive braces, so that the hinge pin constitutes the coupling element of two successive sections of beams. Assembly with beam 18b
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is made so that the web 18c of the beam is placed end to end with the reinforced end of a pin half so that the position of the other pin half is ensured. at the same time inside the joint.
When removing the bracing for reuse, loosening of the pin is obtained by driving out one of its halves, using a wooden hammer, or by exerting a traction on the rope 49, fixed to the eyelet 48 on the reinforced end of said half. (See figs. 51 and 52).
Figs. 53 to 61 show various forms of execution of beam ends, in which housings 51 have been formed either by welding flat bars 50, between the flanges of the profiled bars (fies. 55, 58 and 59), or by the curvature of the flanges of the profiled irons (see figs. 56). The tapered end of the parts of the hinge pin v is introduced and is coupled by means of the connecting element 46 shown in Figs. 49 or 50. In the case of the use of a tubular ridge beam, the end of the tube is provided with a filling body 52 (see fig.53).
Figs. 62 to 65 show extremely simple and advantageous assemblies of the articulation halves with the bracing segments 1. The articulation half according to figs. 62 and 63 has on its dorsal part an extension 53, which essentially corresponds to the section of the bracing segment 1, which comes to rest on it. The extension bears on its face directed towards the gallery, a guide rail 54, on which rests the outer side of the foot of the bracing segment. In addition, this extension carries large 7th fishplate cleats, the section of which has the basic shape of a U.
The guide rail 54 and the fishplate cleats 7e limit a housing tightly enveloping the foot and at least the adjacent part of the web of the bracing profile; double T-shaped or rail-shaped profiles with different web heights
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that can be introduced into this housing to be coupled to the articulation half, while resisting any bending force. In addition, the extension carries other fork-shaped extensions 55, on which the head of the bracing segment rests.
This execution of the support extension requires relatively little material, so that the entire hinge half can be made relatively lightly.
In the embodiment according to FIGS. 64 and 65, the 7th rib cleats have been removed. The assembly of the support extension 53 at the end of the segment takes place by welding, this assembly is subjected to reduced forces due to the fact that the foot of the profile is supported on the guide rail 54.
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