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Marteau vibrant,
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ta présente invention a pouf objet un marteau ' vibrants enfoncer des pieu* et des tubes d'acier
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dans le sol s pieux et tubes oui seront désignés par émeute âatUa le texte qui va suivre; oe marteau communique
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à l'élément destina à âtre enfoncé en même temps un
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mouvement Vërlkidal et un mo4iement de rotation.
Léo manteaux' Vibrants oit autres dispositifs à Vibration et à p<s'ï'9ueeioh dstihés à enfoncler des éléments danu le sol# qui sont odrinue jusqu'ici communiquent
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uniquement un mouvement Vertical Ce mouvement cet engendré
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soUA Inaction de forcée cehtr1fuges exercées par deux
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masses identiques disposée! symétriquement et excentrique
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ment sur deux arbrèa horizontaux parallèles tournant en
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sens opposa Ces massée* tournant en sens opposé dans
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des plana parij11le verticaux,exercent des forces cent1'1fugêB 4uii dotbitidët3i donnant une résultante dirigée vert1olemoht yti0o 1e'dés;.Óua, buivant l'axe du marteau vibrant} on rsVantJhôi ±drues agissant en sens opposé dans le plah Vertical tlànhultht. L'action du marteau vibrant est 4hb' toujoUa â1tigée en sens vertical.
Des tenures et dts recherches exhaustives relatives aux phénomène ifrinéfaa tinUes et dynamiques au cours de l'enfoncement tie p1ëftti bu de- tubes dans le mol ont ruvele que l'élément à enfoncer avant chaque percunelon, est à l'état de epda; par poutre, après chaque perotiosiont il s'y produit ddu vibrations Verticales amorties.
La
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déformation élastique du sol S'oppose considérablement
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au déplacement effectif de l'élément,, et c'est la
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raison pour laquelle les déplacements absolus ne sont pas
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élevés, Sut 1" dianw1e dé ia fonction b - P/t , représente egr tthe courbe1 en gradins, dans lequel "h" désigne la profondeur d'enfoncement et lit" le temps
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en secondes les di-.'ferents tronçons de tempe entre les
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percussions sont horizontaux, ce qui confirme que l'élément à enfoncer peste en repos, ainsi que l'existant d'un frottement de repos qui absorbe une fraction considérable de l'énergie du marteau vibrant.
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Les défauts et inoonv. nients ausment4onnée sont élimines aveo le marteau vibrant suivant la présente invention, qui engendre, dans l'élément à enfoncer outre des vibrations verticales également des vibration rota-
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tives f9ute & quoi 1 Plument est en mouvement pendant la percussion, de aorte qu'il n'y a plus de frottement
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de repoa ppes la percussion, il ne se produit pas, non plus, de V4bratons propres d<Mi8 l'eleaeatt l'énergie communiquée à 1' élément lors de 1$ percussion est utilisée uniquement pour vaincre la résistance latéral* et le frottement, et les déformations élastiques du aol sont
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très fablec.
Une 0Qtnpnra4.aon de fonctionnement des m4rtea4x vibrants connus jusqu'ici avec les marteaux auivant la présente invention, a vibrations rotatives, prouve que
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la vitease d'enfoncement d'un élément , loru de l'emploi d'un marteau vibrant suivant l'invention, est eensiblement plus grande que lors de l'utilisation de marteaux vibrante ' traditionnels à effet vertical uniquement,
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1,'inetion est décrite à présent plus en détail avec référence au dessin annexe, dans lequel t la ,4. 1 représente le schéma de principe d'un aartar, vibrant au moment de son action verticale ! la Fig. 2 représenta le schéma de principe d'un
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marteau vibrant au moment de on action rot ative;
La Fig. 3 représente lu achetas de principe de marteaux vibrants traditionnels;
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La Fig. 4 représente une vue en. élévation latérale d'un marteau vibrant suivant l'invention, vue du coté des roues dentées parallèlement à l'arbre longitudinal;
La Fig. 5 est une vue en élévation de ce même marteau vibrant, perpendiculairement à l'arbre longitudinale
La Fig. 6 est une vue en élévation du marteau vibrant suivant l'invention, parallèlement à l'arbre longitudinal à partir des disques excentriques;
la Fig. 7 représente le diagramme de fonctionnement cinématique d'un marteau vibrant traditionnel, et
La Fig. 8 représente le diagramme de fonctionnement . cinématique d'un marteau vibrant suivant la présente invention.
La Fig. 3 représente le montage de masses identiques 1(m) sur les disques excentriques 2 ,fixés sur des arbres 3 et 4 tournant en sens opposé, à titre schématique, Lorsque les arbres 3 et 4 tournent en sens opposé, comme l'indiquent les flèches 5 et 6, les forces centrifuges ? s'aditionnent en plan vertical, tandis qu'en plan horizontal les forces s'annulent.
Il subsiste donc uniquement l'action dirigée verticalement vers le ban, dont la valeur est égale au quadruple de la force centrifuge 7, et qui varie cosinusoîdalement suivant la formule F= m #2 e. cos # t dans laquelle m désigne la masse rotative, e l'excentricité, la vitesse angulaire de la masse rotative m et t la durée en secondes,
Maie si, tout en continuant à faire tourner les arbres 3 et 4 en sens opposés, on déplace Ion masses 1(m) de l'extrémité de l'arbre 4 sur l'extrémité correspondante de l'arbre 3, et de l'extrémité de l'arbre 3 sur 1' extrémité correspondante de l'arbre 4, de manière
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telle que les masses 1(m) sont assemblées par paires,
on obtient une disposition comme représentés à la Fig. qui illustre le principe de fonctionnement et la base de construction du marteau vibrant suivant la présente invention.
Dans la disposition représentée par la Fig. 1, la force résultante, dans le plan vertical, a la même
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valeur que dans la disposition suivant la Fig. 3; dans le plan horizontal par contre, il se forme un couple de bras a et de moment M, qui varie aïnusoldalemerit suivant la formule M = 2a mu e f;1inl,.,lt, comme le représente la Fig. 2.
Une telle disposition des massée lem) eur les disques excentriques 2, fixée sur une base rigide, posée sur des ressorts, d'une masse déterminée 16(m) , provoque des vibrations verticales da la masse 16(m), et également des vibrations rotatives du cette même masse par rapport
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à l'axe de symétrie vertical bzz de l'ensemble de l'.nste?: lation do percussion vibrante,
Un marteau vibrant suivant l'invention comprend un limiteur 8 portant le tube d'acier 9 qui doit être enfonce dano le sol, une installation vibrante 10 avec le mécanisme rotatif, et deux cadres 11 fixée au limiteur 8.
L'installation vibrante 10 est composée de deux arbres
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3 et 4, avec dao roues dentées 12 et 13 montées sur leurs extrémités et avec don d1uquee excentriques 14 et 15 montés sur les autres extrémités de ces arbres, et de la base
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16 (mx ) portant les arbres 3 et 4, base appelée dans la suite masse de percussion, fixée entre des ressorts supérieurs 17 et inférieurs 18, et des masses 1(m) engendrant les vibrations, fixées à la roue dentée 12 et au disque
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excentrique 15, et désignées par le chiffre de réffronce 2 dans la Fig. 3.
On a prévu des écrous 20 pour le réglage du jeu entre la masse de percussion 16 (m? et le limiteur
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L'arbre 3 est entraîné par le moteur , par exemple par l'intermédiaire d'un arbre flexible non représenté par le dessin et d'un accouplement La masse de percussion est équipée de quatre roulements 21, qui roulent sur le$ faces inférieures des Montants verticaux des cadres 11 ,
et au moyen desquels les vibrations rotatives sont transmises sur le limiteur 8 qui porte l'élément 9 à enfoncer la 'vitesse d'enfoncement de l'élément dans la soit . donc aussi le rendement de l'installation suivant l'invar- tient exige une sélection et und détermination appropriées des paramètres des différents constituants.
Les ressorts . répartis symétriquement doivent présenter Une rigidité déterminée, les masses en rotation l(2m) engendrant les vibrations percutantes et rotatives doivent être exactement équilibrées,et, selon la vitesse de rotation comme aussi par rapport à la massa de percussion 16 (m1) et par rapport au limiteur S, doivent présenter le poids adéquat et l'excentricité 9 exact Le jeu 19 entre la masse de percussion 16 et le limiteur 8 doit également être réglé en conséquence.
Après la sélection des paramètres susmentionnés le choix de conditions da terrain appropriées et la fixation de l'élément, un paae à la mise en marche du marteau vibrant.
La rotation de l'arbre 3 entraîné par le moteur par l'intermédiaire de l'arbre flexible est transmise au moyen de la roue dentée 12 à la roue dentée 13 de même grandeur , et ainsi à l'arbre 4 portant à l'autre extrémité le disque excentrique 15. Les masses l(2m) fixées exoentri- quement sur la roue dentée 12 engendrent dee vibrations de peroussion verticales. qui sont transmises à la masse de percussion 16(ml), ainsi que des vibrations rotatives qui sont transmises au moyn des roulements 21 aux cadrée 11
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et au limiteur 8 ayeo l'élément 9 à enfoncer.
La masse de percussion 16 (ml) exécute par conséquent doe vibrations verticales et rotatives autour de l'axe de symétrique I-I, ce qui provoque l'enfonceront rapide de l'élément 9 dans le sol.
Des essais et des expériences effectuées avec le marteau vibrant suivant la présente invention, qui avaient pour but de déterminer l'incidence du mouvement rotatif de l'élément 9 sur la vitesse d'enfoncement, ont confirmé les hypothèses théoriques en ce qui concerne la diminution du frottement do repos et la déformation élastique du sol au moment de la percussion, ce qui avait un effet favorable sur la grandeur du déplacement total par unité de temps, aboutissant à une augmentation considérable de la vitesse d'enfoncement. Cela est illustré dans les diagrammes représentant le déplacement h on fonction du temps t.
La Fig. 7 représente un diagramme de travail des marteaux vibrants traditionnels, dans lequel les dents de soie z correspondent au moment de percussion et à la grandeur du déplacement et dans lequel les tronçons T correspondant à l'intervalle de tempo s'écoulant entre les différentes percussions sont horizontaux et parallèles à l'axe des coordonnées t, ce qui signifie qu'entre les percussions successives, l'élément à enfoncer est à l'état de repos,
Dans la Fig, 8, qui représente un diagramme correspon- dant relatif à un marteau vibrant suivant l'invention, les déplacements h au moment de la percussion z sont pluer grands, et les tronçons de temps T entre les différentes percussions sont en pente, ce qui signifie qu'après la percussion,
l'élément 9 reste en mouvement et qu'il n'y a pas do frottement de repos. la pente raide de la courbe en gradins témoigne d'une grande vitesse d'enfoncement de l'élément 9 dans le sol.
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Grâce à la répartition. appropriée des masses 1( ) . >"> #/ sur les roues denses 12 et 13 et sur les disque$ , p'5"=,"' excentriques 14 et 15r et grâce à la régulation appropriée ,. des ressorts 17 et 18, le marteau vibrant suivant la j- 44-f. présente invention permet, suivant les besoins, la - "J. : i; =# réalisation de différentes fonctions, telles que :
vibrateur, marteau vibrant, vibrateur sJUple, et tous les modes de fonctionnement susmentionnés du vibrateur rotatif. Les modification:! de fonctionnement peuvent être atteintes par le déplacement des masses 1(m) de la roue dentée 12 vers la roua dentée 13 présentant à cet effet des ouvertures 22, et du disque excentrique 15 our
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le disque excentrique 14 présentant à cet effet des ouvertu- res 23, ainsi que par le raccourcissement des ressorte 17 et 18 au moyen des écroua 20,
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Le marteau vibrant suivant la présente invention v."f constitue .donc une installation universelle, permettant
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pour tous les cas d'application de réaliser une Installation %<; adéquate.
Dans tous les agencements, la force verticale
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maximale est déphasée d'une valeur constante de 900 par #'-/' > rapport au couple maximal, comme l'illustrent les Figs. 1 et 2.
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Le marteau vibrant suivant l'invention, équipe d'un système vibrant rotatif, est particulièrement efficace lors de l'enfoncement d'éléments dans des sois plastiques (terre argileuse, marneuse, terre glaise) ,dans lesquels la résistance principale est constituée par le frottement latéral de l'élément enfonce,
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Comparés aux indications figurant dans la lïttérature spécialisée, les résultats d'essais effectués permettent d'affirmer que le marteau vibrant suivant la présente invention fait partie du groupe d'installations vibrantes les plus efficaces pour l'enfoncement d'éléments dans le sol.
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