Dispositif d'appui d'un ouvrage d'art Il a déjà été proposé des dispositifs d'appui per mettant des déplacements perpendiculaires aux sur faces appuyées, constitués par des empilages de pla ques de matière plastique telle que du caoutchouc, séparées par des plaques d'une matière résistant à la traction telle que de l'acier, les plaques résistantes et les plaques de matière plastique étant fortement adhé rentes les unes aux autres.
En effet, ces empilages peuvent supporter de for tes compressions sans déformation importante per pendiculairement à la surface des plaques de caout chouc et d'acier, alors que le déplacement d'une des faces de l'appui dans son plan, l'autre face restant fixe, ne requiert qu'un faible effort pourvu que ce déplacement soit au maximum de l'ordre de grandeur de l'épaisseur totale du caoutchouc.
La présente invention a pour but de faciliter la réalisation de tels dispositifs d'appui et d'améliorer le comportement en service de ceux-ci, dans les dis positifs destinés à soutenir les ouvrages d'art.
La présente invention a pour objet un dispositif d'appui d'un ouvrage d'art, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une plaque constituée d'une feuille de matière souple, élastique et incompressible enserrée et collée entre deux feuilles de tôle, la hau teur du dispositif correspondant sensiblement à la longueur du déplacement de l'ouvrage dans le sens parallèle à la plaque.
Le dispositif d'appui peut ainsi s'obtenir prati quement en superposant le nombre de plaques néces saires pour obtenir la hauteur égale au déplacement prévu.
En raison du fort coefficient de frottement des tôles en contact, il ne peut se produire de glissement entre les deux tôles qui se trouvent ainsi disposées entre deux plaques de matière souple consécutives, et le dispositif d'appui ainsi obtenu est équivalent à celui que l'on obtiendrait par collage ou vulcanisa- tion de plaques de matière souple d'épaisseur équi valente avec des plaques uniques de tôle interposées. Mais, alors que l'exécution d'un dispositif d'appui suivant la technique usuelle nécessiterait le décou page en usine des tôles nécessaires,
puis la vulcani sation en usine des feuilles élastiques entre ces tôles, il devient possible de préparer sur le chantier les dis positifs d'appui par simple découpage des plaques livrées en grandes dimensions.
De préférence, les bords de la plaque sont fendus parallèlement aux tôles, sur une profondeur sensible ment égale à la hauteur totale de l'appui.
De préférence également, le dispositif d'appui se termine, du côté de la partie fixe de l'appui, par une surface plane de caoutchouc ou matière analogue qui prend appui sur une surface plane plus étendue, de même nature, recouvrant cette partie fixe.
En raison des possibilités de glissement l'une sur l'autre des deux faces de caoutchouc, la partie mobile portée par le dispositif d'appui peut, au moins pen dant un certain temps, se déplacer par rapport à la partie fixe en ne faisant intervenir que partiellement la déformation interne du caoutchouc du dispositif d'appui proprement dit, ce qui permet de compenser les variations irréversibles de dimensions ou de dé placement de ladite partie mobile.
Une telle disposition présente notamment de l'in térêt dans les ouvrages de béton pour compenser le retrait de celui-ci. Néanmoins, cet agencement de surfaces de caoutchouc glissantes étant susceptible . de perdre, après quelques années, ses qualités, il est utile de l'associer, comme indiqué, à un dispositif d'appui empilé qui garde beaucoup plus longtemps sa déformabilité.
Lorsque aucune considération d'encombrement ne limite la hauteur du dispositif d'appui, ou bien lors que l'amplitude des déplacements prévus pour ce dis positif est réduite, il suffit pour le constituer d'empi ler un nombre de morceaux de plaques composites non munies de fentes sur une hauteur excédant large ment la moitié de l'amplitude des déplacements prévus.
Si les déplacements sont plus importants et/ou l'encombrement plus réduit, lesdites plaques compo sites seront munies de fentes sur leurs bords et l'em pilement pourra avoir une hauteur égale à la moitié seulement de l'amplitude totale des déplacements prévus.
Enfin, si les déplacements sont plus grands encore, mais sont partiellement irréversibles, l'empi lement de plaques (munies ou non de fentes), pourra être placé sur une couche glissante formée de deux surfaces de la nature du caoutchouc appliquées l'une contre l'autre.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien compren dre comment l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 représente en coupe un morceau de pla que destiné à entrer dans la constitution d'un dispo sitif d'appui.
La fig. 2 représente en coupe un dispositif d'ap pui, à l'état déformé par un déplacement.
La fig. 3 représente, à titre de comparaison, un autre dispositif d'appui déformé dans les mêmes con ditions. La fig. 4 représente en coupe un élément com portant des perforations.
La fig. 5 représente en coupe un empilage d'élé ments associé à un dispositif permettant les glisse ments.
Le morceau de plaque représenté par la fig. 1 est constitué par une feuille de caoutchouc 1 collée ou vulcanisée entre deux tôles 2. Cet élément peut être découpé, par exemple à la scie à métaux, dans une plaque de grande dimension. Le caoutchouc intermédiaire étant emprisonné entre les feuilles de tôle, la coupe simultanée des trois parties de la pla que est aisée alors qu'il est bien connu que la coupe d'une plaque de caoutchouc seule présente, sur le chantier, de sérieuses difficultés.
Des éléments ainsi découpés peuvent être direc tement superposés pour constituer un dispositif d'ap pui lorsque la hauteur de l'empilement peut être largement supérieure à la demi-amplitude des dépla cements de l'organe appuyé. Afin d'éviter la corro sion des faces externes des tôles et augmenter le coefficient de frottement de ces faces en contact dans l'empilement, on peut les revêtir d'une peinture fortement adhérente à base de résine synthétique, par exemple de résine époxyde. Les propriétés de ces résines permettent éventuellement le collage des plaques composites les unes contre les autres.
Cependant, lorsque ces déplacements sont im portants, ou bien si l'espace disponible ne permet pas de disposer un empilement de hauteur suffisante, on met en aeuvre les dispositions suivantes Une fente 3 coupe le caoutchouc à mi-épaisseur sur une certaine profondeur. Cette fente 3 peut se terminer par un trou cylindrique 3a destiné à éviter que le caoutchouc ne se déchire à partir de cette fente.
Dans le cas d'un élément rectangulaire, cette fente 3 existe, soit sur tout le pourtour de l'élément si celui-ci doit permettre des déplacements dans les deux directions parallèles à son plan, soit le long du bord perpendiculaire à la direction du déplacement si celui-ci est unidirectionnel. De préférence, la pro fondeur de ces fentes est égale à la longueur du déplacement relatif maximum que peuvent subir les structures réunies par le dispositif d'appui.
La fig. 2 représente un empilage de plusieurs éléments tels que montré par la fia. 1, constituant un dispositif d'appui entre les structures 8 et 9. Cet empilage est déformé par un déplacement relatif de ces structures égal à la hauteur de ce dispositif. Les divers éléments, et en particulier les tôles 2, restent plans au cours de la déformation et il se produit des glissements du caoutchouc le long des fentes 3.
Ce n'est pas le cas lorsque le dispositif d'appui ne comporte pas, dans les plaques de caoutchouc 1, les fentes 3. Comme le montre la fig. 3, en l'absence de fentes, les portions de l'appui, représentées par les zones hachurées 4, ne sont plus comprimées du fait de la déformation. Les tôles 2 sont alors sou mises à des flexions qui peuvent entraîner la rupture de ces tôles par déformations répétées au-delà de la limite élastique.
La fig. 4 représente une forme d'exécution d'un dispositif d'appui comportant, en outre, des trous 5 traversant à la fois les tôles et le caoutchouc. Le but de ces trous est de rendre l'appui plus déformable, ce qui offre l'avantage de faciliter les rotations d'une face de l'appui par rapport à l'autre autour d'un axe parallèle à ces faces.
Lorsque l'ouvrage à supporter est un ouvrage en béton réalisé sur place, c'est-à-dire non préfabri qué, on constate que, au cours des premiers mois qui suivent la réalisation de l'ouvrage, celui-ci subit un raccourcissement non réversible dû au retrait du béton auquel peut s'ajouter un raccourcissement dû à la précontrainte lorsqu'il s'agit d'un ouvrage réalisé selon cette technique. Il en résulte que les dispositifs d'appui sont soumis à une déformation moyenne per manente à laquelle viennent se superposer les défor mations réversibles dues aux variations thermo- hygrométriques de longueur du béton.
Comme les diminutions de longueurs dues au retrait et éventuel lement au raccourcissement sous précontrainte sont généralement supérieures aux variations de longueurs dues à la dilatation, pour éviter d'utiliser des dispo sitifs d'appui dont la hauteur serait égale à la valeur des déformations permanentes majorées de la demi- variation de longueur totale, il est souhaitable d'agen cer les dispositifs d'appui de telle sorte que, au moins dans les premiers mois de leur existence, ils permettent les glissements.
L'organe permettant les glissements (fig. 5) est constitué de deux éléments comportant chacun une plaque de tôle 6a, 6b, collée à une plaque de caout chouc de matière plastique (7n et 7b). Ces deux pla ques de caoutchouc<I>7a</I> et<I>7b</I> peuvent glisser l'une sur l'autre lorsque le déplacement devient suffisam ment important.
Le caoutchouc est constitué de telle sorte qu'il présente un faible coefficient de frotte ment, ce qui peut être obtenu, soit par l'emploi de charges spéciales telles que le graphite, soit en s'ar rangeant pour que le caoutchouc sous compression ait tendance à ressuer le plastifiant qu'il comporte, ce quia pour effet de graisser la surface de contact caoutchouc sur caoutchouc.
II est désirable que le coefficient de frottement ainsi obtenu soit tel que l'effort nécessaire au glisse ment soit égal ou inférieur à l'effort correspondant à la déformation maximum admise pour un dispositif tel celui montré par la fig. 1. Dans ce cas, au cours de la première année pendant laquelle ont lieu des raccourcissements différés, les glissements amèneront le dispositif à occuper une position moyenne et les déformations ultérieures de l'ouvrage dues aux varia tions thermohygrométriques n'entraîneront plus que des déformations sans glissement.
Support device for a work of art It has already been proposed support devices allowing movements perpendicular to the supported surfaces, consisting of stacks of plastic plates such as rubber, separated by plates. of a tensile strength material such as steel, the strength plates and the plastic plates being strongly adherent to each other.
Indeed, these stacks can withstand strong compressions without significant deformation per pendicular to the surface of the rubber and steel plates, while the displacement of one of the faces of the support in its plane, the other face remaining fixed, requires only a small force provided that this displacement is at most of the order of magnitude of the total thickness of the rubber.
The object of the present invention is to facilitate the production of such support devices and to improve their behavior in service, in the devices intended to support civil engineering structures.
The present invention relates to a support device for an engineering structure, characterized in that it comprises at least one plate consisting of a sheet of flexible, elastic and incompressible material clamped and glued between two sheets of sheet metal. , the height of the device corresponding substantially to the length of the movement of the structure in the direction parallel to the plate.
The support device can thus be obtained practically by superimposing the number of plates necessary to obtain the height equal to the planned displacement.
Due to the high coefficient of friction of the sheets in contact, there can be no sliding between the two sheets which are thus placed between two consecutive flexible material plates, and the support device thus obtained is equivalent to that which the By bonding or vulcanization, plates of flexible material of equivalent thickness would be obtained with single plates of metal interposed. But, while the execution of a support device according to the usual technique would require cutting the necessary sheets in the factory,
then the factory vulcanization of the elastic sheets between these sheets, it becomes possible to prepare the support devices on site by simply cutting the sheets delivered in large dimensions.
Preferably, the edges of the plate are split parallel to the sheets, to a depth substantially equal to the total height of the support.
Also preferably, the support device ends, on the side of the fixed part of the support, by a flat surface of rubber or similar material which rests on a larger flat surface, of the same nature, covering this fixed part. .
Due to the possibilities of sliding one on the other of the two rubber faces, the movable part carried by the support device can, at least for a certain time, move relative to the fixed part without making only partially intervene the internal deformation of the rubber of the actual support device, which makes it possible to compensate for the irreversible variations in dimensions or in the displacement of said mobile part.
Such an arrangement is of particular interest in concrete structures to compensate for the shrinkage thereof. However, this arrangement of slippery rubber surfaces is susceptible. to lose, after a few years, its qualities, it is useful to associate it, as indicated, with a stacked support device which retains its deformability much longer.
When no space consideration limits the height of the support device, or else when the amplitude of the displacements provided for this positive device is reduced, it suffices to constitute it by stacking a number of pieces of non-composite plates. provided with slits over a height largely exceeding half the amplitude of the intended displacements.
If the displacements are greater and / or the size smaller, said composite plates will be provided with slits on their edges and the stack may have a height equal to only half of the total amplitude of the displacements provided.
Finally, if the displacements are even greater, but are partially irreversible, the stack of plates (with or without slots) can be placed on a sliding layer formed of two surfaces of the nature of rubber applied against each other. the other.
The description which will follow with reference to the appended drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. 1 shows in section a piece of pla that intended to enter into the constitution of a support device.
Fig. 2 shows in section a support device, in the deformed state by displacement.
Fig. 3 shows, by way of comparison, another support device deformed under the same conditions. Fig. 4 shows in section an element com carrying perforations.
Fig. 5 shows in section a stack of elements associated with a device allowing sliding.
The piece of plate represented by FIG. 1 consists of a sheet of rubber 1 glued or vulcanized between two sheets 2. This element can be cut, for example with a hacksaw, from a large plate. The intermediate rubber being trapped between the sheet metal sheets, the simultaneous cutting of the three parts of the plate is easy while it is well known that the cutting of a single rubber plate presents, on the site, serious difficulties.
Elements thus cut can be directly superimposed to constitute a support device when the height of the stack can be much greater than the half-amplitude of the movements of the supported member. In order to avoid corrosion of the external faces of the sheets and to increase the coefficient of friction of these faces in contact in the stack, they can be coated with a strongly adherent paint based on synthetic resin, for example epoxy resin. The properties of these resins possibly allow the bonding of the composite plates against each other.
However, when these displacements are important, or if the available space does not allow a stack of sufficient height to be placed, the following arrangements are implemented. A slot 3 cuts the rubber at mid-thickness to a certain depth. This slot 3 may end with a cylindrical hole 3a intended to prevent the rubber from tearing from this slot.
In the case of a rectangular element, this slot 3 exists, either on the entire perimeter of the element if the latter must allow movements in the two directions parallel to its plane, or along the edge perpendicular to the direction of the element. displacement if it is unidirectional. Preferably, the depth of these slots is equal to the length of the maximum relative displacement that the structures joined by the support device can undergo.
Fig. 2 shows a stack of several elements as shown by fia. 1, constituting a support device between the structures 8 and 9. This stack is deformed by a relative displacement of these structures equal to the height of this device. The various elements, and in particular the sheets 2, remain flat during the deformation and the rubber slips along the slots 3.
This is not the case when the support device does not include, in the rubber plates 1, the slots 3. As shown in FIG. 3, in the absence of slots, the portions of the support, represented by the hatched areas 4, are no longer compressed due to the deformation. The sheets 2 are then subjected to bending which can lead to the rupture of these sheets by repeated deformations beyond the elastic limit.
Fig. 4 shows an embodiment of a support device further comprising holes 5 passing through both the sheets and the rubber. The purpose of these holes is to make the support more deformable, which offers the advantage of facilitating the rotations of one face of the support with respect to the other around an axis parallel to these faces.
When the structure to be supported is a concrete structure carried out on site, that is to say not prefabricated, it is observed that, during the first months following the completion of the structure, it undergoes a shortening non-reversible due to the shrinkage of the concrete to which may be added a shortening due to the prestressing in the case of a structure made using this technique. As a result, the support devices are subjected to an average permanent deformation on which are superimposed the reversible deformations due to the thermo-hygrometric variations in the length of the concrete.
As the length reductions due to shrinkage and possibly shortening under prestress are generally greater than the length variations due to expansion, to avoid using support devices whose height would be equal to the value of the increased permanent deformations of the half-variation in total length, it is desirable to arrange the support devices so that, at least in the first months of their existence, they allow sliding.
The member allowing sliding (fig. 5) consists of two elements each comprising a sheet metal plate 6a, 6b, glued to a rubber plate (7n and 7b). These two rubber plates <I> 7a </I> and <I> 7b </I> can slide over each other when the displacement becomes large enough.
The rubber is made in such a way that it has a low coefficient of friction, which can be obtained either by the use of special fillers such as graphite, or by arranging so that the rubber under compression has tendency to sweat the plasticizer that it contains, which has the effect of lubricating the rubber-to-rubber contact surface.
It is desirable that the coefficient of friction thus obtained is such that the force necessary for sliding is equal to or less than the force corresponding to the maximum deformation allowed for a device such as that shown in FIG. 1. In this case, during the first year during which deferred shortening takes place, the slips will cause the device to occupy an average position and the subsequent deformations of the structure due to the thermohygrometric variations will only result in deformations. without slippage.