III

Coussinets inférieurs des chevalets et coins

de ces coussinets.

du heurtoir à la suite d’un choc ou de quelqu’autre cause. Cette objection disparait quand la barre à talons est munie de contre-talons.

Si le coin est trop gros, il faut que le chevalet le comprime pour atteindre la fin de sa course, fin qui est déterminée par le moment où le pied de l’arc-boutant tombe devant le front du heurtoir; l’effort de relevage est donc augmenté, et en outre, quand la hausse est dressée, la réaction du coin sur les montants du chevalet comprime l’arc-boutant contre le heurtoir et rend son abattage plus difficile.

11 est donc utile de faire les coins avec des bois déjà gonflés et de leur donner, au moment •de la pose, l’épaisseur exacte qui permet une légère pression contre les montants du chevalet quand la hausse est dressée.

On peut reprocher aux crapaudines, dont je viens de parler, d’exiger des entailles profondent qui affaiblissent le seuil en bois, mais ce seuil est encore assez résistant, et ceux des barrages désignés ci-dessus se sont toujours bien comportés.

A la nouvelle passe du Port-à-T Anglais la plus grande inclinaison de la hausse a pour conséquence un élargissement de la partie du radier comprise entre le pied de la hausse dressée et l’axe des crapaudines du chevalet.

Cette distance qui n’était que de 0 m. 40 c. aux barrages précédents, a été portée à 0 m. 85 c. ; de là la nécessité de modifier la forme du seuil en bois qui ne pouvait plus être d’une seule pièce. On a modifié également la forme des crapaudines en leur substituant des coussinets ordinaires boulonnés (PI. 22, fig. 1). On pensait, qu’au moyen du scaphandre, il serait toujours facile de dévisser les écrous et d’enlever la partie supérieure des coussinets, de manière à permettre l’enlèvement du chevalet; mais il est probable que la rouille des boulons et des écrous s’opposera à cette opération.

Les crapaudines à coins me paraissent donc préférables pour les chevalets des passes

navigables. H y a moins d’inconvénients à admettre les coussinets où les simples colliers

pour les chevalets de déversoirs qui, étant placés au dessus de l’étiage, peuvent être visités et réparés plus facilement (PL 25, fig. 18). Cependant l’objection précédente subsiste encore, et il me semble qu’il y a quelque perfectionnement à apporter sous ce rapport aux crapaudines des déversoirs de la Haute-Seine.

L’effort de soulèvement que supporte une crapaudine est égal à —.On saura calculer, d’après'cela, les épaisseurs à donner à la fonte et les diamètres des boulons d’attache. 11 sera utile de claveter les écrous pour qu’ils ne puissent se desserrer par suite des vibrations. L’écrou à demeure avec clavette mobile, inventé par M. l’ingénieur Lucas, pourra être ici d’un bon emploi.

Seuil en bois. Pour des hausses de 3 mètres, le seuil se compose d’une pièce unique en bois de chêne encastrée dans les pierres de taille du radier. (PL 25, fig. 1 .)

Le pied de la hausse dressée bat contre la face d’amont de ce seuil et les crapaudines jumelles du chevalet sont boulonnées, avant sa pose, sur sa face d’aval.

C’est donc sur ce seuil que s’exerce la force d’arrachement, que j’ai* désignée précédemment par T, et qui donne une composante verticale T cos y.

Pour une hausse de 3 mètres de hauteur et de 1 m. 10 c. de largeur, inclinée seulement à 8°, cette force peut dépasser 2,000 kilogrammes.

Afin de lui résister, le seuil est d’abord rattaché aux pierres de taille d’encastrement par des ancres.

Il y a autant d’ancres que de hausses. Une ancre est un tire-fond vertical dont la tige traverse à la fois la pierre d’encastrement du seuil et la pièce de bois. Un écrou muni de sa rondelle la fixe au dessus du seuil, sa boucle placée sous la pierre de taille est traversée par une barre de fer de 3 mètres environ de longueur, dont une extrémité s’avance jusque sous la rangée de pierres de taille qui reçoit les heurtoirs des arcs-boutants.

Cette première série d’ancres ne sert qu’à relier le seuil en bois à la pierre d’encastrement et à empêcher tout mouvement d’oscillation de cette pierre, mais elle est insuffisante pour empêcher son soulèvement ; il faut, en effet, supposer qu’une infiltration a pu pénétrer sous la pierre de taille, et que celle-ci a perdu une partie de son poids égal à celui du volume d’eau déplacé. Or, dans ces conditions, il n’y a pas lieu de chercher à donner à chaque pierre d’encastrement des dimensions telles qu’elle puisse vaincre par son propre poids la force d’arrachement.

11 est donc nécessaire de relier chaque pierre de taille d’encastrement du seuil au massif général du radier.

A cet effet, il y a une autre série d’ancres posées avant le coulage du béton ou la confection du massif de maçonnerie. Chaque ancre se compose à la partie inférieure d’un disque en fonte de 0 m. 50 c. de diamètre, portant une tige en fer terminée en pas de vis à sa partie supérieure. On maintient cette tige verticalement pendant le coulage du béton, et lorsqu’on pose la pierre d’encastrement, on dirige la tige dans un trou foré préablement à travers la pierre ou dans un joint convenablement élargi. On réunit ensuite toutes les têtes de ces tiges au moyen d’une forte plate-bande en fer, posée sur les pierres d’encastrement ; enfin on fixe les têtes sur cette plate-bande au moyen d’écrous et l’on complète l’attache au moyen de crampons intercalés entre les ancres et scellés dans les pierres de la plate-bande d’amont. (PI. 25, fig. 1.)

Quand les hausses ont plus de 3 mètres, et sont inclinées à plus de 8U, le seuil ne peut plus être d’une seule pièce de bois; on peut adopter diverses dispositions qui présentent toujours une grande analogie avec la précédente en ce qui concerne l’ancrage. La pl. 23, fîg. 5, indique la solution adoptée à la nouvelle passe du Port-à-l’Anglais.

Le seuil est encore soumis à des forces, autres que la tension T, qui tendent à le déplacer :

D’abord la pression exercée par le pied de la culasse contre la face d’amont du seuil, quand la hausse est dressée. On a vu précédemment, que la pression totale contre une hausse de 1 mètre de largeur est, en négligeant la pression d’aval :

2 cos * ' '

On a vu ensuite que la composante de cette pression au droit de l’axe de rotation de la hausse, axe placé en son milieu, est :

1,000 3 COS a

Heurtoirs et glissières.

La composante normale à la hausse, au droit du seuil, sera donc la différence des deux forces précédentes, c’est-à-dire :

6 cos «

La poussée serait moindre si l’axe de rotation était un peu au dessous du milieu de la hausse.

Pour H= 3 m. 6 et a.— 20° on trouve A= 2,299 kilogrammes, pour une hausse de 1 mètre de largeur.

Cette pression considérable tend à renverser le seuil, en le faisant rouler vers l’aval, il est nécessaire de la combattre, non-seulement par un encastrement profond dans la pierre de taille, mais encore par des brides en fer reliées à la plate-bande d’amont. (PL 22, fig. 1 , et pi. 25, fig. 1 .)

Quand on ouvre le barrage et qu’une hausse s’abat sous l’effort de la pression d’amont, elle développe dans son mouvement de rotation une force centrifuge qui agit sur les crapaudines du chevalet, et par suite sur le seuil auquel elles sont fixées. Cette force centrifuge est très-variable suivant la vitesse de rotation, et par conséquent, suivant la hauteur de l’eau à l’aval ; il ne me paraît guère possible de l’évaluer, ou du moins je n’ai pas les données nécessaires pour cela, mais elle peut être considérable et son existence non définie conduit à donner un grand excès de résistance aux crapaudines et à leurs attaches au seuil et au massif du radier.

Enfin, on doit remarquer que toutes les hausses d’une passe ne sont pas abattues simultanément, que par conséquent quelques-unes sont encore dressées à côté d’autres qui sont couchées; or, l’eau prend une certaine vitesse en amont des hausses qui restent ainsi dressées et exerce contre elles une pression dynamique dont les formules précédentes ne tiennent pas compte.

L’usage des seuils en bois paraît très-bien motivé; ces seuils sont en effet exposés à des chocs et à des frottements quand on dresse les hausses et quand on les couche. Un seuil en pierre serait rapidement détérioré dans ces conditions. Si on se bornait à le recouvrir d’une lame de tôle dans les parties exposées, les divers éléments du radier seraient beaucoup moins bien reliés entre eux et moins solidaires qu’avec les dispositions admises aux barrages de la Haute-Seine.

Dans les paragraphes précédents, j’ai plusieurs fois parlé de heurtoirs et de glissières, mais je n’ai donné qu'une idée générale de leurs dispositions et de leur fonctionnement ; il est nécessaire de faire ici une étude plus complète de ces pièces.

On a vu que l’arc-boutant glisse vers l’aval quand on abat une hausse, qu’il vient s’appuyer contre le front du heurtoir quand on la relève, et que ces mouvements doivent s’exécuter avec précision.

Les fig. 1 et 2, pi. 25, représentent les heurtoirs et les glissières en fonte employés à cet effet aux passes navigables de la Haute-Seine, de l’Yonne et de la Marne.

Le heurtoir est un plan incliné de forme trapézoïdale, long de 0 m. 345, large à la base de 0 m. 24 c., au sommet de 0 m. 09 c., entouré sur les faces obliques d’oreilles de 0 m. 03 c. d’épaisseur et de 0 m. 00 c. de saillie.

Le front de ce plan incliné a 0 m. 10 c-. de hauteur et 0 ra. 12 c. de largeur.

Ce front est limité d’un côté par l’oreille du plan incliné qui se prolonge sous un angle de 45°, et de l’autre côté par une glissière garnie également d’une oreille de 0 m. 06 c. de hauteur. . «

Entre l’oreille oblique dü front et celle de la glissière, devant le front du heurtoir, se trouve la semelle en fonte du heurtoir, elle s’étend jusqu’à la longrine qui porte la barre à talons, à 0 m. 44 c. en amont du front.

La longueur totale de la glissière est de 1 m. 52 c., afin que l’extrémité de l’arc-boutant couché ne la quitte pas. Sa largeur est variable, sa forme est courbe d’un côté.

Le front du heurtoir présente un angle de fuite de 3° du côté de la glissière, avec un petit quart de rond à l’extrémité.

Le heurtoir et la glissière forment deux pièces assemblées entre elles par des tenons et scellées au ciment dans la pierre de taille du radier au moyen de pattes et de crampons.

Le heurtoir est placé de manière que le milieu du plan incliné et le milieu de l’extrémité de la glissière se trouvent dans un plan normal à la hausse et contenant l’axe de l’arcboutant.

Cela posé, voici ce qui se passe quand on abat ou quand on relève la hausse.

■ Lorsque la hausse étant dressée, l’arc-boutant se trouve tiré par la barre à talons dans le sens de l’angle de fuite, il glisse contre le front du heurtoir jusqu’à l’angle arrondi qui le termine ; à ce moment il a perdu tout appui, et s’échappe dans la glissière, dont il vient rencontrer l’oreille qui le guide pendant qu’il se couche sur le radier. La courbure de l’oreille est telle que, quand l’arc-boutant est couché, son axe est revenu dans le plan vertical qui passe par le milieu du front du heurtoir, et qui contient l’axe de la hausse. Tout est donc préparé pour que le relèvement puisse se faire dans de bonnes conditions. En effet, quand on relève la hausse, le pied de l’arc-boutant reste naturellement dans le plan vertical dont je viens de parler ; on peut même, pour plus desûreté, creuser sur la semelle de la glissière une petite rainure suivant ce plan vertical. En sorte que le pied de l’arcboutant, qui ne pourrait s’écarter que du côté de la glissière, à cause de la disposition des prisonniers qui ‘maintiennent latéralement sa tête, se trouve guidé vers le bas du plan incliné, qu’il remonte en continuant à être maintenu par les deux oreilles de ce plan. Parvenu au droit du front, il tombe sur la semelle qui est en amont, et se trouve ainsi en place.

Afin que dans cette chute l’arc-boutant, s’il est un peu trop tiré vers l’amont, ne vienne pas choquer la barre à talons, ainsi que cela arrive quelquefois sur la Haute- Seine, on doit relever la semelle en amont du front, comme on l’a fait à la nouvelle passe du Port-àl’ Anglais. (PL 22, fig. 1.)

Pour modérer le choc de l’arc-boutant tombant sur sa semelle, le front du heurtoir n’est pas vertical, il présente une légère inclinaison, le long de laquelle il se produit un frottement de glissement qui affaiblit la vitesse de chute.

Le bruit du choc est un des signes auxquels l’éclusier reconnaît qu’il doit cesser de tirer la hausse vers l’amont.

La semelle, devant le front du heurtoir, doit présenter un léger dévers du côté de la glis-

sière, afin de faciliter, comme l’angle de fuite du front, le départ de l’arc-boutant sous la traction de la barre à talons.

Désignant, comme précédemment, par S la compression de l’arc-boutant et par (3 son angle avec la verticale, quand la hausse est dressée, on voit que la force S appliquée au front du heurtoir donne une composante verticale égale à S cos (3 qui est détruite par la résistance du radier, et une composante horizontale B = S sin (i qui tend à faire glisser le heurtoir vers l’aval.

Les crampons de scellement du heurtoir et de la glissière doivent être disposés pour résister à cette composante. Pour S = 7,476 kilogrammes et p = 53°, suivant les données de la nouvelle passe du Port-à-1’ Anglais, on a : B = 5,980 kilogrammes.

Traction Si le front du heurtoir était normal au plan vertical passant par l’axe de l’arc-boutant, le

de la barre à talons. frottement à vaincre pour faire glisser l’arc-boutant serait égal à fS, mais en représentant par i l’angle de fuite, l’effort à vaincre ne sera plus que S(f cos i —sin i).

Le coefficient de frottement f du fer sur la fonte mouillée est égal à environ 0,176, soit f = lang 10°. L’effort à vaincre peut donc se mettre sous la forme :

c sin (10° — i)

cos 10°

En faisant varier l’angle i de Oà 10°, l’effort à vaincre variera de 0, 1 7 6S à 0. Cet effort doit conserver une valeur assez élevée, pour que l’arc-boutant ne soit pas exposé à s’échapper spontanément par suite de chocs ou de vibrations. Des expériences, faites à Conflans, ont montré que la valeur i = 4° serait trop forte, et on a adopté i = 3°, de sorte que le frottement à vaincre pour l’abattage d’une hausse de passe navigable est :

o sin 7° a n .

' X cos 10° — ^ x

La barre à talons a en outre à vaincre son propre frottement sur ses guides, par conséquent si P est son poids, l’effort total à exercer sur la barre à talons pour abattre la première hausse, sera :

Le treuil de la barre à talons devra être calculé d’après cet effort, et en observant que par suite des frottements qui lui sont propres, un treuil ne produit qu’environ 0,80 de < l’effort théorique correspondant à l’égalité des moments de la puissance et de la résistance ;

de sorte que la résistance qui servira de base au calcul des moments du treuil, abstraction

faite de ses frottements, devra être de -^0,124S -4- 0,176Pj = C.

11 y a toutefois un peu d’incertitude sur le coefficient de frottement applicable au poids P de la barre à talons, attendu que les surfaces frottantes peuvent être plus ou moins couvertes de sable ou de vase.

C’est ici le moment d’insister sur la nécessité de placer minutieusement les heurtoirs suivant les positions qui leur sont assignées.

Le moindre défaut dans l’alignement des fronts de heurtoirs peut faire que l’arc-boutant ne

sera pas atteint par la barre à talons, ou au contraire qu’il rencontrera cette barre et pèsera sur elle avant de reposer sur la semelle.

La plus légère variation dans l’orientation du front modifie l’angle réel de fuite et change rapidement l’effort d’abattage.

La pose des heurtoirs réclame donc les soins les plus minutieux et une précision presque absolue.

En représentant comme précédemment par G l’effort de traction qui doit être exercé Torsion de l’arbre

sur la crémaillère de la barre à talons pour abattre la première hausse et par m le , . f111 treui* .

1 1 J de la barre a talons.

coefficient du treuil, c’est-à-dire le rapport entre la puissance et la résistance, l’effort F à exercer par l’éclusier à l’extrémité de la clef de manœuvre sera-— — F. Or, la force F peut subir certaines variations, mais ne doit pas dépasser 50 kilogrammes. Dans le calcul du treuil, on pourra admettre F = 10 kilogrammes, afin de se conserver une assez grande latitude pour pouvoir exercer au besoin un excès de puissance.

Le coefficient m du treuil étant ainsi cféterminé, on peut faire varier ses dispositions de bien des manières.

La pi. 27, fig. 1, représente la disposition des treuils des passes de la Haute-Seine et de l’Yonne, il comprend deux pignons de 0 m. 06 c. de rayon, une grande roue de 0 m. 50 c. de rayon et un bras de levier d’environ 0 m. 50 c. pour la clef de manœuvre. Le coefficient m est, dans ce cas, égal à •

A la nouvelle passe du Port-à-l’Anglais, on a à peu près S = 7,476 kilogrammes et

P = 636 kilogrammes, par suite C = l,298kilog.7 et F = ’ ~ , ' ■ = 19 kilogrammes.

Conservant la disposition du treuil des barrages de la Haute-Seine, je représente par :

R le rayon de la grande roue placée au haut de l’arbre, r le rayon du pignon qui est au bas de l’arbre,

r' le rayon du pignon qui engrainé sur la grande roue,

R' le rayon de la clef de manœuvre.

L’effort exercé à la circonférence de la grande roue est égal à F x -p- , et par conséquent le moment de la torsion exercée sur l’arbre par la grande roue est :

FRR' r' ’

on en conclut que l’angle total de torsion de l’arbre du treuil est :

o - T 2 FRR'

en désignant par :

L la longueur de l’arbre,

p et p' les rayons extérieur et intérieur de l’arbre supposé creux,

G le coefficient d’élasticité de torsion qui, pour le fer, est 6,000,000,000, en prenant le mètre carré pour unité de surface et le kilogramme pour unité de force. (Collignon, Cours de mécanique , page 232.)

L’angle de torsion fi correspond à un arc Rü sur l^t circonférence de la grande roue, celui-ci correspond à un angle Cl' = fi pour le pignon supérieur, et enfin cet angle