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"CADRE DE SOUTENEMENT METALLIQUE POUR MINES"
L'invention se rapporte à un cadre de soutènement métallique pour mines. L'invention vise, en premier lieu, à établir une nouvelle conformation pour un nouveau profil destiné à un cadre de soutènement métallique pour mines, profil utilisable notamment dans les cadres de soutènement de forme annulaire ou arquée, et ensuite, à donner une conformation nouvelle et avantageuse aux dispositifs d'assemblage pour les différents éléments arqués du cadre de soutènement.
Une des caractéristiques principales de l'invention réside dans le fait de dévier vers l'extérieur les ailes d'une poutrelle normales à ailes larges, de manière à écarter davantage une partie
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de la matière des ailes, de l'axe neutre, et à assurer au profilé un plus grand pouvoir portant, ce dernier étant encore accru du fait que, grâce à cette conformation, chaque paire d'ailes avoisinantes et subissant en commun la pression des roches présente la forme d'un profilé. Conformément à cette caractéristique de l'invention, une poutrelle normale à ailes larges est travaillée, par exernple à l'aide de rouleaux cintreurs, ou analogues, de manière à présenter un profil à ailes déviées vers l'extérieur.
En outre, et suivant l'invention, le profilé qui constitue l'élément de soutènement offre une certaine élasticité, ce qui est très avantageux en vue des sollicitations auxquelles est soumis le système de soutènement des mines.
Les propriétés élastiques du profilé suivant l'invention peuvent encore être accrues conformément à celle-ci, par le fait que le tracé-limite de la partie formant transition entre l'âme et les ailes du profil en double T s'infléchit à proximité du bord de chaque aile. Par conséquent, et conformément à l'invention, on forme intentionnellement, dans la section des ailes déviées vers l'extérieur, un point de résistance légèrement moindre, ce qui a pour effet que les ailes fléchissent quelque peu à cet endroit sous l'effet de la sollicitation à la pression, assurant ainsi une certaine élasticité à l'ensemble du profilé. Le profilé acquiert de ce fait une flexibilité avantageuse, qui évite une déformation permanente prérnaturée des parties fortement sollicitées, de l'aile.
Le profilé suivant l'invention est destiné de préférence aux systémesde soutènement métalliques à cadres annulaires ou arqués; toutefois, son emploi peut également être avantageux sous une forme rectiligne, par exemple comme étançon ou chapeau, ou dans une combinaison de segments de soutènement droits et cintrés ou coudés.
Une autre caractéristique de l'invention concerne une construction particulièrement avantageuse et rationnelle des dispositifs
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de liaison entre les différents éléments du cadre de soutènement.
L'invention part du mode de réalisation connu d'un cadre de soutènement métallique, dans lequel les divers éléments du cadre peuvent pivoter les uns par rapport aux autres, ce qui assure une certaine faculté d'accomodation. Toutefois, les cadres de soutènement de ce type étaient caractérisés par une grande insécurité, en ce sens que les différents éléments du cadre de soutènement pouvaient, en pivotant, glisser les uns sur les autres et perdaient ainsi le contact mutuel. Pour éviter ces inconvénients, l'invention réside essentiellement dans le fait que les dispositifs de liaison des différentes parties du cadre de soutènement sont établie, sous la forme d'éclissagas déforrnables.
L'invention vise à établir un dispositif de soutènement métallique de ce genre, qui, tout en s'inspirant des cadres de soutènement rigides, en ce qui concerne la forme de l'éclissage, prévoit cependant la transformation de ce dernier en vue d'un mouvement pivotant.
On connaît déjà, il est vrai, des éclissages dits déformables, pour les systèmes de soutènement métalliques ; toutefois, avec ces dispositifs connus, les surfaces en regard des divers éléments du cadre ne peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres que dans une mesure qui, comparée à un pivotement proprement dit, ne permet pas de réaliser une déformabilité suffisante. On connaît en outre un cadre de soutènement à semelle dans lequel un chapeau cintré est fixé, au moyen de boulons, aux tètes d'étançons capables de se rapprocher mutuellement. Toutefois,cette disposition ne réalise pas un système de soutènement polygonal déformable par pivotement tel qu'envisagé par la présente invention.
Les modes de réalisation les plus divers peuvent se concevoir dans le cadre de l'invention, tel que déterminé ci-dessus. Par exemple, le pivotement des éclisses par rapport aux éléments du cadre peut être obtenu en donnant aux trous de boulons de l'éclisse
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la forme de coulisses de guidage. Toutefois, une réalisation par- ticulièrement avantageuse de l'invention consiste à établir les dispositifs d'assemblage pour les éléments du cadre de soutènement en forme d'éclisses à un trou (c'est-à-dire une éclisse comportant un trou de boulon pour chacune des pièces à éclisser). Suivant l'invention, les éclisses à un trou présentent de préférence, entre les trous de boulons, une partie médiane rétrécie dont les côtes peuvent varier utilement suivant l'angle de pivotement voulu des éléments du cadre.
Les têtes des éclisses à un trou suivant l'invention peuvent, dans tous les cas, présenter une forme arrondie ou analogue et peuvent s'appliquer utilement, en,.' tant que surfaces de roulement, contre les éléments du dispositif de soutènement.
D'autres modes de réalisation avantageux de la présente invention seront exposés dans la suite en se référant aux dessins annexés qui représentent l'objet de l'invention et dans lesquels :
Fig. 1 montre une poutrelle normale connue, à ailes larges;
Fig.2 et 3, deux modes de réalisation d'un profil suivant l'invention, avec ailes déviées;
Figs. 4 à 9, quelques autres variantes du profil suivant l'invention;
Fig. 10, un éclissage suivant l'invention;
Fig. 11, l'application de cet éclissage à un cadre de soutènement de forme ogivale;
Figs. 12 à 22, quelques autres exemples de réalisation de systèmes d'assemblage.
La Fig. 1 représente une poutrelle normale connue à ailes larges, qui constitue l'élément de départ pour le profilé suivant l'invention. L'âme 22 de cette poutrelle à ailes larges peut présenter toutes dimensions voulues ; les ailes du profil sont désignées par 21 dans les différentes Figs. Suivant les Figs. 2 et 3, ces ailes sont déviées vers l'extérieur. En outre, elles
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peuvent aller en s'amincissant vers l'extérieur, ou bien présenter une épaisseur uniforme. Dans l'exemple de réalisation suivant Fig.
2, les deux ailes sont déviées, tandis que dans celui montré dans la Fig. 3, seule l'aile supérieure est déviée, tandis que l'aile inférieure garde sa forme initiale.
Dans l'exemple de réalisation suivant Fig. 4, 21 désigne les ailes, et 22 l'âme, d'un profil en double T. Les ailes 21 sont déviées vers l'extérieur de telle manière que les tracéslimites extérieurs 23 de ces ailes présentent l'aspect d'une auge et que deux ailes avoisinantes 21 d'un T constituent un profilé.
Sur la face intérieure de chaque aile, le tracé-limite intérieur 24 du profil présente, au point de transition du profil, un point d'inflexion 25. Plus exactement, dans l'exemple de. réalisation représenté, chaque tracé-limite intérieur 24 suit d'abord la ligne i- I, jusqu'au coude 25, et se dirige de là suivant la ligne II-II, de sorte qu'on obtient deux tracés-limites "en toit" s'étendant l'un dans le prolongement de l'autre. Dans la variante selon Fig.
4, les ailes vont en s'amincissant vers leurs bords, tandis que la Fig. 5 montre une réalisation dans laquelle les lignes-limites, intérieures et extérieures, des profils des ailes, sont parallèles à partir du coude 25.
Toutefois, l'invention est applicable non seulement au côté intérieur, mais aussi au coté extérieur des ailes, comme indiqué aux Figs. 6-9 Le coude du côté extérieur est de préférence choisi en un point décalé par rapport au coude intérieur, afin de ne pas déterminer une section défavorable de moindre résistance.
Dans la Fig. 6, les coudes 26, 27 prévus sur la face supérieure des ailes sont décalés vers l'intérieur, et dans la Fig. 7, vers l'extérieur, par rapport aux coudes 25 de la face inférieure.
Une autre variante consiste à renforcer légèrement les bords des ailes, ceci, bien entendu, en tenant compte des possibilités de
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la technique du laminage. Le cas échéant, les coudes, de même que la position des parties renforcées, peuvent être déterminés, lors du laminage, grâce à une disposition suivant laquelle les parties préalablement renforcées sont guidées dans la position voulue, au moyen de cylindres auxiliaires. Les Figs. 8 et 9 montrent des exemples de tels renforcements 28. Les parties renforcées ont surtout pour effet d'augmenter le moment résistant et, de ce fait, la résistance au flambement. Ces mesures présentent également une importance pour les profils de poutrelles usuels.
En général, l'invention n'est pas limitée à l'application de ses caractéristitues nouvelles à chacune des ailes de profilés à deux ailes; au contraire, on peut concevoir des modes de réalisation dans lesquels une seule aile présente les caractéristiques de l'invention, sans qu'il en résulte un effet sensiblement défavorable.
Dans les modes de réalisation suivant Figs. 10 à 22, 1 désigne les deux éléments avoisinants d'un dispositif de soutènement, appelés à pivoter sous la pression des roches et pouvant présenter par exemple la forme indiquée aux Figs. 1 -9. Les deux éléments du cadre sont réunis par une éclisse 2 à un trou et au moyen de solides boulons 3. Les têtes 4 de l'éclisse 2 sont arrondies et, dans le mode de réalisation montré au dessin, viennent s'appliquer, comme surfaces de roulement, contre les faces intérieures des ailes des éléments de cadre 1 qui présentent la forme de profilés à âme.
L'éclisse 2 présente au milieu, entre les boulons 3, une striction 5, plus ou moins accentuée, en vue de limiter l'angle de pivotement, c'est-à-dire l'angle que peuvent former les éléments 1 du cadre de soutènement. Dans le mode de réalisation représenté aux Fige.
10 et 11, cette limitation est encore obtenue grâce au fait que les surfaces en bout des éléments 1 viennent se rencontrer au point 6. Plus exactement, cette limitation est déterminée par la distance entre les boulons 3 et/ou les côtes de la striction 5.
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Dans cette variante, on a supposé que la pression des terrains s'exerce plus ou moins verticalement sur le point de liaison représenté. Sous l'effet de cette pression, les éléments 1 peuvent augmenter l'angle qu'ils forment entre eux, cela en pivotant autour des boulons 3. Toutefois, lors de ce pivotement, le guidage positif de ces éléments est constamment assuré par le système d'éclissage et/ou les boulons, par exemple par le fait que les ailes des dits éléments roulent sur les tétas arrondies 4.
Dans la variante suivant Fig. 12, les surfaces en bout 7 des deux profilés 1 du cadre de soutènement présentent la forme de surfaces de roulement, de manière à rouler l'une sur l'autre lors du pivotement des segments. Les aires de contact de ces surfaces sont utilement déterminées par un arc de cercle à rayon n, dont le boulon 3 est le centre. Il est toutefois bien entendu que les surfaces en bout 7 peuvent aussi être conformées de manière à produire, en roulant, en quelque sorte une action d'excentrique, ce qui aura pour effet d'opposer une résistance progressive au pivotement.
Fig. 13 représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel une pièce de bois de garnissage 8 est interposée entre les surfaces en bout des segments 1 du cadre, ces surfaces étant pourvues utilement d'une armature'9 plus ou moins importante.
Afin de permettre le déplacement relatif des surfaces en bout des segments 1 lors de l'introduction du bois de garnissage 8, la fixation de 1$éclissa .2 aux.profilés 1 peut être établie de manière à permettre un mouvement de coulissement approprié; par exemple, les trous, soit des segments 1, soit de l'éclisse 2, trous destinés à recevoir les boulons 3, peuvent présenter la forme de boutonnières.
Il est préférable de pratiquer la boutonnière dans les extrémités des profilés ; on obtient ainsi un guidage absolument sûr des segments lors de l'insertion du bois de garnissage 8.
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Fig. 14 montre un mode de réalisation de l'invention, dans lequel le cadre déformable par pivotement, qui fait l'objet de cette dernière, est combiné avec des éléments de cadre télescopants.
Aux extrémités aboutées des segments 1 on dispose une éclisse 2 à un trou, établie conformément à une variante d'exécution quelconque de l'invention, tandis que les extrémités opposées de ces segments sont guidées à coulissement dans des éléments d'étançons ou de segments 10, constitués par des profilés en U par exemple. Cette liaison à guidage peut être réalisée par exemple à l'aide d'un étrier 11 avec fermeture 12 à vis ou à coin, avec interposition d'un coin supplémentaire 13, ou bien, comme indiqué à la droite du dessin, uniquement à l'aide d'une bride de serrage 11: Dans la variante selon Fig. 14, les étançons 10 sont pliés sous un angle Ó afin de faciliter l'insertion normale des segments 1, d'une part, et pour augmenter la résistance à la pression des roches, d'autre part.
Ces étançons peuvent être constitués par des profilés en U (à ailes), ou analogues, et peuvent, comme indiqué en pointillé, être arqués.
Dans la variante selon Fig. 15, les différents segments 1 qui, ici, présentent de préférence une forme coudée, sont réunis en deux points par,des éclisses à pivotement 2 suivant l'invention.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au pliage des segments 1, et qu'il s'agit ici uniquement d'une mesure supplémentaire. De mêrna, on peut établir, dans tous les cas, un.cadre entièrement fermé, composé d'un nombre voulu de segments suivant l'invention.
Les Figs. 16 à 18 montrent un mode de réalisation de l'in- vention dans lequel l'assemblage à éclisse des segments 1 se fait à l'aide d'une boucle 14 qui s'engage dans des forages pratiqués dans les segments 1 ou est réunie à ces derniers de n'importe quelle autre manière permettant le pivotement. Une branche de la
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boucle est de préférence amovible, afin de permettre la mise en place et l'enlèvement du cadre de soutènement. Dans l'exemple d'exécution montré dans ces Figs., les segments peuvent être pourvus d'armatures particulières 15 destinées à augmenter les zones d'appui des surfaces en bout de ces segments et pouvant, comme montré dans la vue en plan suivant Fig. 17, dépasser, en principe, les côtes correspondantes de.s profilés.
Dans ce cas, et comme il ressort de la vue d'élévation antérieure, Fig. 18, de l'armature, les branches da la boucle 14 sont utilement guidées dans des boutonnières 16 de ces armatures.
Dans le mode de réalisation suivant Fig. 19, les surfaces en bout des segments 1 passant par l'éclisse 2 à un trou s'enga- gent mutuellement à la manière d'une articulation à rotule, tandis que la Fig. 20 montre un exemple de réalisation de l'invention qui correspond essentiellement à celui représenté à la Fig. 12, sauf que l'éclisse 2 de la Fig. 20 présente une forme rectiligne, avec des dimensions correspondantes.
Dans la variante suivant Fig. 21, l'assemblage des segments 1 est assuré par une ou plusieurs ancres 17 dont une extrémité est réunie, par une partie renforcée 18, aux segments 1 ou aux arma... tures 15 (voir Figs. 16-18), tandis que l'autre. extrémité s'engage, également à pivotement, dans le segment 1 correspondant, au moyen d'un boulon 19.
Fig. 22 montre en plan un mode de réalisation de l'invention, dans lequel l'assemblage des segments 1,est effectué par une bride 20 en U montée à pivotement dans l'un des segments et guidée dans les armatures 15.
L'invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation montrés aux dessins ; au contraire, les conceptions de nouveaux profils et assemblages, qui sont à la base de cette invention peuvent aussi être réalisées de toute autre manière. Par exemple,
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les têtes arrondies des éclisses à un trou peuvent être formées à la manière d'excentriques, de manière à opposer une résistance croissante au pivotement des éléments de soutènement. Ici, on peut, à titre complémentaire, insérer du bois de garnissage, ou d'autres éléments déformables, entre les parties en regard des éclisses et des segments du cadre de soutènement.
En outre, les différents exemples de réalisation de l'invention peuvent être combinés entre eux entièrement ou en partie, l'invention pouvant, en principe, être réalisée de manière que l'éclisse ou autre dispositif de liaison soit réuni à pivotement à un seul segment et fixé rigidement à l'autre segment. D'une manière générale, il existe d'innombrables possibilités de réalisation de l'idée de base de la présente invention, cette dernière étant applicable à tous les systèmes de soutènement connus, du type décrit cidessus, et donc, par exemple, au système polygonal à 3, 5 ou un plus grand nombre de segments articulés, en forme de cadre ouvert ou fermé. Plus particulièrement, le coudage des segments, représenté aux dessins à titre d'exemple, peut être appliquéen deux ou plusieurs points du segment.
Le système de liaison montré dans les Figs. 10 à 22 s'applique non seulement aux profilés suivant l'invention représentés dans les Figs. 2 à 9, mais aussi à n'importe quel profilé voulu.