OUTILS ET APPAREILS EMPLOYÉS POUR EXÉCUTER LES OUVRAGES DE MAÇONNERIE
AppareUtf méeuU^iies (Voir Introductioti à la science de l'ingénieur,)
lOo. Importance du choix des outils et appareils. Le degré de perfection et d'activité apporté dans l'exécution des ouvrages de maçonnerie ne dépend pas seulement de l'emploi des matériaux les plus convenables, mais aussi du bon outillage dont les ateliers sont munis. Aussi les entrepreneurs doivent-ils toujours avoir en quantité suffisante, et dans un parfait état de service, les gros outils, agrès et équipages, dont ils peuvent avoir besoin sur leurs chantiers, et qu'ils fournissent ordinairement. De leur côté, les ouvriers doivent s&ppliquer à s'en servir avec beaucoup d'entendement, k établir, d'une manière précise et solide, les équipages nécessaires k Texécution des travaux, afin d'éviter les pertes de temps et les accidents* qui sont presque toujours la conséquence de ce manque de précaution ; ainsi l'établissement des échafauds, la pose des chèvres, des treuils, etc., réclament tous leurs soins. Les ouvriers maçons doivent aussi faire preuve de tact dans le choix des outils qu'ils fournissent et dont ils doivent être munis pour arriver sur les ateliers, d'habitude à bien s'en servir, et de soins a les tenir toujours dans un bon état de service, en les afifûtant ou en les faisant réparera propos. i06. Levier^ La perpendiculaire abaissée d'un point sur la direc^
tioa d'une force est le Itras de levier de cette force par rapport à ce
point. Le produit de la force par son bras de levier est le nument de
cette force.
En mécanique, on nomme levier une ou plusieurs tiges rigides
mobiles autour d'un point, ou mieux d'un petit axe commun, soli--
dures entre elles, et sollicitées par des forces situées dans un même
plan perpendiculaire au petit axe.
On donne le nom de puissances aux forces motrices qui tendent à
^ tourner dans un sens le levier autour de son axe, et celui de
résistances k celles qui s'opposent au mouvement du levier, ou plutôt qui le sollicitent dans Tautre sens.
Pour qu'un levier sollicité par un nombre quelconque de forces soit en équilibre statique, c'est-à-dire dans un état tel que le moindn? effort ajouté aux puissances produise le mouvement, il suffit que la somme des moments des puissances soit égale à celle des moments des résistances. Ainsi, pour le cas du levier le plus simple et le plus Fig. 10. employé dans la pratique, celui
^1 où il n'est composé, comme Tin-
^ ^ ^„.r-.i, dique la figure 10, que d'une
simple tige mobUe autour d'an
des points de sa longueur, et sollicitée par une puissance P et une résistance R, pour qu'il y ait équilibre, on doit avoir, p et r étant les bras de levier de ces forces,
Pxj) = Rxr;
D'où P = R^, R=p£ p=r^ eir=p^.
Formules qui permettent de calculer respectivement l'une des quan* tités P, R, p et r quand les trois autres sont connues. Ainsi, ayant k déterminer la puissance P qu'il faudra appliquer à l'extrémité du bras de levier p=2",00 pour faire équilibre à un poids ou une résistance R = 1000 kilogrammes agissant a l'extrémité d'un bras de levier r = 0",20, la première des quatre formules précédentes donne, en remplaçant les lettres par leurs valeurs,
P== — 2 — =100 kilogrammes.
100 kilogrammes produisant l'équilibre, la plus légère augmentation de cette puissance, ou de son bras de levier, déterminera le mouvement.
Il peut arriver que la puissance et la résistance agissent sur le levier d'un même côté du point de rotation, mais toujours évidemment de manière a tendre à produire le mouvement dans un sens contraire ; dans ce cas, en conservant aux lettres P, R, p et r les mêmes significations que ci-dessus, les relations précédentes subsistent encore entre ces quantités quand il y a équilibre.
En terme de chantier, on nomme levier une pièce de bois dont on se sert pour soulever de gros fardeaux par abatage : on incline cette pièce en introduisant une de ses extrémités sous le fardeau, et en l'abattant, après avoir mis dessous, près de la charge, un coin pour servir d'appui, on soulève le fardeau. On appelle aussi leviers les barres de bois que Ton introduit successivement dans les trous de
OUTILS ET APPAIIEILS. 177
l'arbre d'une chèvre ou d*un treuil pour en opérer la rotation quand on soulève des fardeaux.
Les leviers en bois doivent, autant que possible, être en chêne ou en frêne; leur longueur varie de 1",50 à 3 mètres; ils sont ordinairement faits avec des boulins de 0",10 à 0", 12 de diamètre. Pour un même effort de Fouvrier, la charge soulevée croissant comme le bras de levier de la puissance et en raison inverse de celui de la résistance, ce que fait voir la seconde des quatre formules posées cidessus, Fouvrier, pour soulever de fortes charges, doit approcher le plus possible le point d'appui de ces charges et agir à Textrémitè libre du levier.
107. Pinces. On désigne ainsi des espèces de leviers en fer de différentes dimensions. Celles employées dans les chantiers de ma- (;onnerie sont aplaties a leurs extrémités, afin qu'on puisse les faire pénétrer plus facilement sous les pierres ; de plus, une des extrémités est recourbée sous un angle
^^' " • obtus, comme rindique la figure 14 ,
\^ de manière à former un talon par
lequel la pince prend appui, tout en tenant le bras du levier soulevé, ce qui n'oblige pas l'ouvrier à trop se baisser pour la manœuvre. Ces sortes d'outils servent beaucoup dans le bardage et Isipose des pierres.
108. Cordages. Les graves accidents qui peuvent résulter de la mauvaise qualité des cordages employés dans les constructions engagent assez les entrepreneurs, chefs d'ateliers et ouvriers, chacun en ce qui le concerne, h s'assurer de leur bon état : d'abord l'entrepreneur, quand il en fait l'acquisition; le chef d'atelier, quand il les reçoit sur son chantier et les fait employer, qu'ils soient neufs on vieux; enfin, l'ouvrier, avant de faire usage d'un cordage, doit s'assurer avec soin s'il n'est pas trop vieux, ni brûlé ou échauffé, et s'il est susceptible de résister sous les charges qu'il va avoir à supporter.
Les bons cordages sont ordinairement durs et souples tout h la fois; on les reconnaît facilement à leur aspect argentin, de couleur gris-perle, ensuite verdàtre, puis jaune; s'ils sont très-foncés ou noirs, c'est que le chanvre a été trop roui, il a trop fermenté et a commencé k pourrir; s'ils sont tachetés de brun, c'est que le chanvre a été trop mouillé, et les parties brunes sont ordinairement pourries, les cordages sont aussi défectueux, quand ils sont cotonneux avant d'aYoir servi, lorsqu'on y trouve des esquilles de chènevottes, et <iuaad les torons sont de grosseurs différentes et inégalement tordus. l'âme, que Ton place quelquefois à Tintérieur des cordages pour en augmenter la grosseur, a l'inconvénient de les faire échauffer et
pourrir plus promptonient dans Teau. Il faut éviter d'employer tous les cordages qui sentent le moisi, le pourri ou Téchaufifé.
Les meilleurs chanvres employés à la fabrication des cordages viennent de Russie, de Suisse, d'Alsace et de quelques contrées de ritalie; on donne la préférence k ceux qui proviennent des vallées avoisinant les hautes montagnes, et dont la hauteur des brins est de 1 mètre a 1",30.
D'après les expériences de Duhamel, d et c étant respectivement, en centimètres, le diamètre et la circonférence d'une corde Manche en chanvre, le poids capable de rompre cette corde est moyennement égal k
400 d', ou 4^,5 c* kilogrammes,
ce qui revient k environ 5*,i par millimètre carré de section.
Les cinq premières résistances k la rupture des cordes du commerce fabriquées en chanvres d'Alsace ou de Lorraine, consignées dans le tableau de la page 167, sont dues aux expériences de M. Badson de Noirfontainc [Mémorial de V officier du génie, année 1829). De ces expériences, il résuite que les cordes se rompent de préférence aux points d'attache ou d'enroulement et aux nœuds, et qu'elles codent, au bout de quelques heures, sous des efforts plus faibles que ceux qu'elles ont supportés pendant quelques minutes. Leur résistance momentanée peut être évaluée, terme moyen, k 5 ou 6 kilogrammes par millimètre carré de section ; mais on ne doit pas leur faire supporter dans la pratique plus de la moitié de cette charge. Enfin, la rupture est toujours précédée par un allongement qui est moyennement le 1/6 de la longueur primitive; cet allongement est réduit au I/IO pour la moitié de la charge de rupture.
D'après Coulomb, la résistance d'une corde goudronnée n'est que les 2/3 ou les 3/4 de celle d'une corde blanche d'un môme nombre da fils de caret.
D'après Duhamel, les cordes goudronnées ont moins de durée et de résistance que les cordes blanches ; le goudron y entre pour 1/6 environ du poids total. La résistance des cordes mouillées n'est que le 1/3 environ de celle des cordes sèches. Le graissage avec du savoUf des huiles, etc. , est plus nuisible qu'utile, en ce qu'il tend k faciliter le glissement des fils et torons.
Selon qu'une corde s'allonge de 1/7 k 1/5 sous la charge de rupture^ son diamètre diminue de 1/14 k 1/7. Une corde sèche, en se mouillant, perd de 1/30 k 1/âO de sa longueur primitive; ce raccourcissement aété déjk la cause de bien des accidents, et l'on en doit tenir bien compte dans l'emploi des cordes très-longues qui peuvent être mouillées après leur mise en place.
109. Les cordages employés sur les chantiers de maçonnerie sont
désignés sous dîfférenU noms, suivant leur grosseur : ainsi les ouvriers distinguent les câbles, les câbleaux, les cordages à main ou troussières, et les lignes ou cordeaux.
Câbles. On désigne ainsi les gros cordages employés pour élever les matériaux k Taide de chèvres, de treuils, etc., ou qui servent k fixer ces appareils ; leur diamètre varie de 0",025 à 0",070. Avant d'en faire usage, on doit les soumettre à une inspection sévère, surtout s'ils sont déjà vieux. Lorsque quelques fils de caret sont endommagés, on peut raccommoder les câbles en roulant fortement autour de la partie détériorée, sur une certaine étendue, de la ficelle de O^jOOi ou 0",005 de diamètre.
Pour suspendre et élever les pierres ou les bourriquets dans lesquels on monte les matériaux, on se sert d'un gros cordage, appelé ^dye ou élingue^ que Ton accroche à ïesse du câble de la chèvre ou du treuil.
Les câbleaux sont des câbles d'un petit diamètre; les ouvriers les appellent quelquefois cAâ6/eai^a:; on s'en sert ordinairement pour les treuils et les moufles qui ne doivent pas monter de grands poids.
Les cordages à main ou froussières sont employés pour relier entre Plies les différentes pièces des échafauds ; leur longueur varie de 2 k 5 mètres, et ils ont de 0",01 à 0",015 de diamètre. Avant de s'en servir, il faut observer avec soin ce qui a été dit au commencement du n* 408 sur les qualités et les défauts des cordes en général.
Les lignes ou cordeaux sont les petites cordes de 0",002 à 0",005 de diamètre dont se servent les maçons pour implanter les murs et dresser les parements. Le petit cordeau retors employé pour le plomb se nomme /oueL
110. Raideur des cordes. Lorsqu'on vainc une résistance Q au moyen d'une corde qui s'enroule sur une poulie ou sur un tambour, en outre de Q, la puissance P doit vaincre une résistance R due à la roideur de la corde, c'est-à-dire k la difiiculté que l'on éprouve pour infléchir cette corde*
Des expériences de Coulomb, il résulte que R est inversement proportionnelle au diamètre de la poulie, et qu'on a
R=1(A + BQ). (a)
D diamètre de la poulie ou du tambour en mètres ; K quantité ou roideur constante pour une même corde; BQ qaaotité ou roideur variable proportionnelle à Q.
M. Horin, en discutant les résultats de Coulomb, a conclu : i" Que, pour les cordes en chanvre non goudronnées, dites cordes Planches, sèches ou imbibées d'eau, en bon état, A et B varient à près près proportionnellement au carré du diamètre de la corde;
PnEMIÈRE PAKTIE. — MAÇONNERIE ET TERRASSE.
2** Que, pour ces mêmes cordes a demi-usëes, A et B varient comme les puissances 1,5, c'est-à-dire comme les racines carrées des cubes des diamètres des cordes;
3" Que, pour les cordes goudronnées, B est proportionnel au nombre des fils de caret de la corde.
De cette discussion, M. Morin a conclu les formules suivantes, dans lesquelles n désigne le nombre des fils de caret de la corde :
1" Cordes blanches,
A = (0,000297 + 0,0002457i)n et B = 0,000363n; d^OÙ R = g [(0,000297 + 0,000246n)n + 0,000363/iQ] kil.
2" Cordes goudronnées,
A= (0,001 4575 4- 0,00034671)71 et B=i 0,0004181 n;
d'où R = g [(0,0014575 -f 0,000346rt)n + 0,000418l7iQ] kil.
M. Morin, en faisant usage de ces formules, a calculé les résultats du tableau suivant :
COBDES BLàMC
.flES.
Roidenr
CO&DES GOUDR
ONNÉES.
Eoidenr
Roidewr
variable B,
Roidenr
^•ariable B,
Diamètre.
constante A.
par kilogram.
de la charge Q.
Diamètre.
constante A.
p:ir kilogiajnnw de la charge Q.
kUog.
kilog.
mMrcs.
kilog.
kii(«*
Ma
GO
Aiiplication. Quelle est la résistance due à la roldcur d'une corde
OUTILS ET APPAIIEILS. 181
blanche neuve de 0*,0254 de diamètre, s'enroulant sur une poulie de 0",40 de diamètre, et élevant un poids de 500 kilogrammes?
Remplaçant dans la formule (a) les lettres  et B par les valeurs du tableau qui correspondent au diamètre de corde 0",0254, on a, en y faisant de plus D = 0,40 et A= 500,
R = TTi (0,5787504 + 0,017424 X 500) = 23*23.
Les cordes blanches imbibées d'eau ont une roîdeur sensiblement plus grande que lorsqu'elles sont sèches, surtout quand leur diamètre est un peu fort.
On diminue beaucoup la roideur des cordes en les imprégnant d'un corps gras ou en les frottant de savon ; mais on diminue aussi leur résistance (108).
111. Poulie. En général, on donne ce nom à une roue en bois ou en métal armée à son centre d'un petit arbre tournant sur deux coussinets, ou le plus souvent percée a son centre d'un trou ou œil circulaire qui lui permet de tourner sur un petit axe, qui alors est pris dans un objet fixe, tel que le sommet ^^8- **• d'une chèvre ou d'une grue, par exemple,
ou ordinairement dans une chape qui embrasse la poulie, comme l'indique la figure 12, qui donne les proportions d'une poulie a chape.
Les poulies dont on fait usage sur les chantiers de construction ont toujours leur pourtour creusé en gorge ^ afin que le cordage porte convenablement et ne tende pas à s'écarter ; c'est pour cette dernière raison que l'on fait, au contraire, le pourtour de la poulie convexe dans le sens de la largeur, quand on fait usage de cordes plates ou de courroies.
En mécanique, on distingue deux espèces de poulies : la poulie fixe ou de renvoi, et la poulie mobile.
La poulie fixe est celle qui no peut que tourner autour de son axe; la puissance et la résistance agissent directement en sens contraire sur le cordage qui passe sur son pourtour.
Négligeant le frottement de l'axe et la roideur de la corde, il est évident que, pour l'équilibre, la puissance P sera égale au poids â élever, ou mieux a la résistance a vaincre Q. Quant k la pression de ia poulie sur son axe ou a la traction de la chape sur son point d'attache, elle n'est autre chose que la résultante de P et Q, et si on la représenté par R, on a, en désignant par r le rayon de l'arc formé par Taxe du cordage, et par c la corde qui sous-tend cet arc,
La poulie est dite mobile lorsque, outre son mouvement de rotation autour de son axe, elle prend un mouvement de translation ; une des extrémités du cordage est reliée k un point fixe, et la charge ou résistance h vaincre est fixée à la chape dans Taxe de la poulie, et participe à son mouvement do translation. Cette résistance est égale k la résultante des tensions des deux brins du cordage, c'est-à-dire à la pression de la poulie sur son axe; et si on la désigne par R, on a, comme dans le cas précédent,
R = P -, ou P = RÎ^. r c
Dans le cas où les deux brins du cordon sont parallèles, on a c = 2r,
et il vient R=SIP; ce qui devait être, toujours en négligeant la roi-
deur la corde et les frottements.
il8p Moufle et palan. On monte quelquefois deux, trois et même
quatre poulies Tune à côté de Tautre dans la même
fig. 13. chape; leur ensemble prend le nom de moufle.
Un système composé de deux moufles, sur les poulies desquelles on fait passer un même cordage, prend le nom de palam^Jig. 13.
En négligeant les divers frottements et autres résistances passives, tous les cordons allant d'une moufle à Tautre ont la même tension, qui est égale à celle du cordon libre ou garant^ c'est-a-dire a la puissance F ; or, comme la charge Q ou la résistance k vaincre R est évidemment égale k la somme des tensions de tous les cordons allant d'une moufle k l'autre, si Ton désigne par n le nombre de ces cordons, on a :
R = nP, ou P=-.
Pour R = 500 kilogrammes et n = 6, cette formule donne P = 83^,33. A cause de toutes les résistances passives, il faudrait, dans la pratique, augmenter P d'un tiers environ.
Pendant que la puissance parcourt un espace quelcon-
que E = Aa, la résistance avance seulement de - =ï B6.
On conçoit que la puissance P du palan puisse être produite par un second palan dont elle serait la résistance, et obtenir ainsi un effort plus considérable. Les palans ne sont pas d'un usage très-fréquent sur les chantiers de maçonnerie ; les charpentiers, au contraire, les emploient kchaque instant.
lis. TretdL En mécanique, on donne en général ce nom h tout, système solide mobile autour d'un axe, et sollicité par une ou plu* sieurs forces motrices, dites puissaîices^ qui tendent a produire le mouvement dans un sens, et par d'autres, dites résistarices ^ qui s'opposent k ce mouvement, sans que comme pour le levier, toutes ces forces soient situées dans un même plan (106). Ordinairement chaque force est dans un plan perpendiculaire à Taxe; c'est ce que Dous supposons dans tout ce qui suit.
La perpendiculaire commune a Taxe du treuil et & la direction d'une force est le bras de levier de cette force, et le produit de la longueur de cette perpendiculaire par l'intensité de la force est le moment de cette force.
Dans la pratique, le treuil se compose d'un arbre horizontal de O'jlO à 0",30 de diamètre, autour duquel s'enroule une corde, dont une extrémité est fixée h cet arbre, tandis qu'à celle qui reste libre on attache le poids à élever. Cet arbre est reteni^à une charpente k l'aide de tourillons et coussinets qui lui permettent de tourner libre* ment, et on lui communique le mouvement à l'aide de manivelles placées à ses extrémités, si la charge est faible, ou au moyen d'une courroie qui passe sur une espèce de poulie montée en un des points de sa longueur, ou avec des bras qui y sont fixés; ou encore, si l'effort k produire est considérable, comme dans la chèvre (116), avec des barres ou leviers dont on implante successivement, à mesure qu'on le fait tourner, une des extrémités dans des trous qu'il porte.
Le treuil s'applique à presque tous les appareils mis en usage pour monter les matériaux de toute espèce dans les travaux de construc* tion. Depuis quelques années, on substitue le plus souvent la fonte ou le fer au bois dans sa construction.
Le treuil est employé avec avantage h l'exécution des puits et des travaux souterrains; on fait reposer l'arbre sur des supports, de manière qu'il se trouve dans l'axe du puits et h 1",10 ou 1",30 au-dessus du sol, et on lui imprime le mouvement h l'aide de manivelles ou de petits leviers fixés a ses extrémités. L'extrémité libre du câble est munie d'une esse a laquelle on accroche les seaux, paniers ou bourriquets dans lesquels on place les matériaux à descendre ou à monter. Les ouvriers chargés de ce travail doivent apporter une attention toute particulière à remplir convenablement et a bien accrocher les seaux, paniers, etc.; ils ne doivent jamais descendre de matériaux sans prévenir leurs camarades qui sont dans la fouille pour les rtcevoir; k chaque instant, ils vérifient si le treuil ne s'est pas dérangé, si le câble est en bon état, et si le crochet qui est au bout de ce der«nier est toujours bien fixé : ils doivent se pénétrer que les accidents qui pourront survenir auront très-souvent pour cause unique d'avoir négligé ces précautions.
Les constructeurs de puits se servent ordinairement d'un treuil formé simplement d'un boulin ou morisct^ aux extrémités duquel ils fixent des manches en bois de cornouiller qui servent de leviers pour le manœuvrer; ils font reposer seulement Tarbre, qui ne porte pas de tourillons, sur .des supports fixés de chaque côté de la fouille, et formés avec des plais-bords que Ton entaille à leur partie supérieure pour recevoir l'arbre et servir de coussinets; on empêche le treuil de sortir de ces entailles, à l'aide de plaques de tôle clouées sur les platsbords et entourant les parties frottantes.
Comme le levier (106), pour qu'un treuil sollicité par un nombre quelconque de forces soit en équilibre statique, c'est-à-dire dans un tel état que la moindre augmentation d'une puissance ou de son bras de levier produise le mouvement, il suffit que la somme des moments des puissances soit égale à la somme des moments des résistances. Ainsi, pour le cas du treuil ordinaire, désignant par P la puissance, par p son bras de levier, c'est-a-dire le rayon de la manivelle ou de la roue, ou la longlieur du levier que sollicite P, par R la résistance ou le poids de la corde, du panier et de la charge, et par r le bras de levier de R ou le rayon de l'arbre du treuil augmenté du rayon de la corde, on a, pour l'équilibre, en négligeant la roideur de la corde et le frottement des tourillons,
Pxp = Rxr;
D'oiiP = R-, R=P?, p=r^ et r = pl. p r ^ î^ '^R
Formules qui permettent de calculer l'une des quantités P, R, p et r, les trois autres étant connues.
Soit, par exemple, a déterminer le poids que pourra élever un homme en agissant sur un levier, à la distance de 1",60 de l'axe du treuil, le rayon de l'arbre plus celui de la corde étant de 0'»,20.
L'effort de l'homme agissant sur un levier étant en moyenne de 30 kilogrammes, remplaçant P par cette valeur dans la deuxième des formules précédentes, et faisant p=l'',60, et r = 0",20, on a
i 60 R =: 30 -^ = 240 kilogrammes.
Ainsi, en négligeant la roideur de la corde et le frottement des tourillons, le poids utile élevé serait de 240 kilogrammes, moins le poids delà corde et du seau ou panier. Pour des efforts considérables, le rayon de la corde étant très-grand, on pourra tenir compte de la iroideur d'après ce qui a été dit n" 110.
Ai4. Treuil chinois ou diférentiel. Dans ce système de treuil, re-
Ol'TlLS ET APPAHEILS.
Fig. 14.
présenté figure 14, un côté de ia corde se déroulant pendant que Tautre s'enroule, le fardeau ou la résistance R n'avance, par tour de treuil, que d'une quantité égaie a la différence des circonférences ayant pour rayons ceux des deux parties du treuil augmentés du rayon de la corde.
Appelant P la puissance, p son bras de levier, c'est-àdire la longueur du rayon de la manivelle ou du levier sur lequel agit P, R la résistance, et r et r' les rayons des deux parties de l'arbre du treuil augmentés de celui de la corde, on a, en négligeant la roidcur de la corde et les frottements,
D'où P = R Î:^, R=Pj:^, p=(r-r')J et r-r'=p Ç.
Comme l'on peut rendre la différence r—r' aussi petite que l'on veut, la valeur précédente de R fait voir que, dans la limite de la résistance des matériaux, ce treuil peut servir a soulever un fardeau d*un poids aussi considérable que l'on veut; on l'utilise avec avantage pour l'extraction des pi lots. On établit aujourd'hui des cabestans fondés sur le principe du treuil chinois.
118. Cabestan, Cette machine n'est autre chose qu'un treuil dont Farbre est vertical et porte une tète percée de trous ou amoletiesy qui reçoivent des barres ou leviers. Des hommes tournent autour du treuil en poussant ces leviers, et enroulent la corde en faisant avancer le fardeau attaché h son extrémité. Les tourillons de l'arbre sont retenus dans des collets fixés a une charpente disposée k cet effet.
Les conditions d'équilibre du cabestan sont les mémos que pour le treuil (113).
116. Chèvre, Cette machine, qui est d'un usage continuel sur les chantiers de maçonnerie pour monter ou descendre les gros fardeaux, est ordinairement composée, comme l'indique la figure 15, de deux pièces de bois, appelées bras y formant entre elles un angle aigu, et dont on maintient l'écartement par plusieurs entretoises qui s'y assemblent à tenons et mortaises. Les bras por-
Fig. 15. tent les coussinets d'un treuil placé à
1°,60 du pied de la chèvre; Tarbre de ce treuil est garni de parties carrées dans lesquelles sont percés des trous destinés à recevoir les bouts des leviers servant a la manœuvre. A la partie supérieure de la chèvre se trouve une poulie tournant sur un boulon, qui relie en même temps les bras en les traversant de part en part. La partie déroulée du câble du treuil vient passer sur la poulie, et k son extrémité on attache le fardeau à monter ou à descendre.
Ordinairement, les entretoises sont espacées de 0*,90 environ, ce qui forme une espèce d'échelle qui permet à Touvrier de monter au sommet de la chèvre.
Pour se servir de la chèvre, on la place dans une position inclinée, afin que les fardeaux en montant ne touchent pas au treuil et aux entretoises, et on l'y maintient h l'aide de trois cordages qui partent de son sommet et vont s'amarrer à des objets environnants dont on est parfaitement sûr de la grande fixité. Les deux cordages disposés pour empêcher la chèvre de tomber en avant se nomment haubatis; le troisième, que l'on dispose en sens contraire des deux premiers, pour éviter le renversement de la chèvre, s'appelle contre-hauban.
Le treuil des chèvres est quelquefois commandé par des engrenages que l'on fait mouvoir k l'aide de manivelles ; cette disposition facilite beaucoup la manœuvre, tout en donnant une grande puissance. Cependant, k cause de leur simplicité, les chèvres k leviers sont les plus communément employées. Les treuils k leviers en fer (Voir leur description au n* 120), auxquels on adapte un déclic, sont d'une grande puissance et d'une manœuvre très-facile ; de plus, cette disposition empêchant les fardeaux de redescendre toujt k coup, quand on les élève, elle évite bien des accidents.
Depuis quelques années, on remplace très-avantageusement les treuils des chèvres par la machine Grondar, k chaîne continue, qui est d'une grande commodité ; il est fâcheux que son prix élevé n'en ait guère jusqu'ici permis l'emploi que sur les grands ateliers.
Pour équiper une chèvre, on pose ses deux bras dans leur position relative, sur le sol ou le plancher sur lequel on doit la dresser, en faisant pénétrer les tenons des entretoises dans leurs mortaises et les tourillons du treuil dans leurs coussinets ; on serre les liens et les boulons qui relient le haut des bras, et l'on met, en dehors des bras, les chevillettes des tenons d'entretoises. Alors on fixe la poulie, on enroule le câble sur le treuil, en laissant passer le bout libre sur la
OUTILS ET Al>PAREaS. 1S7
poulie, et Ton attache les haubans et le contre-hauban au sommet de la chèvre. On procède alors au dressage : pour cela, deux hommes se placent sur les pieds de la chèvre et les tiennent fixés sur le sol, pendant que d'autres dressent la chèvre en agissant près de son sommet et en s'avançant vers les pieds à mesure qu'elle s'élève, ou encore en tirant sur les haubans ou sur des cordes provisoires, quand on peut leur donner une direction de bas en haut. *
La chèvre étant dressée, on amarre les haubans et le contre-hauban à des objets offrant une garantie convenable de résistance, tels que des trumeaux de bâtiments, des balcons, des barres d'appuis de croisées, etc. Quand on ne trouve pas d'endroits assez solides, on les amarre à des pieux de 1 mètre à i*,20 de longueur, que l'on a bien enfoncés dans le sol ou scellés dans de forts patins en pl&tre; on a soin d'incliner ces forts piquets de manière que la partie libre fasse au moins un angle droit avec la direction du hauban, afin que celuici ne tende pas a les quitter en se soulevant. Pour une hauteur ordinaire de chèvre de 4",00 k 4",50 , les points d'amarrage ne doivent pas se trouver k moins de 7 à 8 mètres de distance de la chèvre, quand ils sont au niveau des pieds de celle^^i ; ce qui correspond i un angle de 30 degrés environ du câble avec l'horizon. Dans tous les cas, pour des angles plus grands, la traction sur les haubans devient trop considérable, même pour des fardeaux ordinaires ; c'est également pour éviter cet inconvénient que l'inclinaison de la chèvre du côté où elle prend les fardeaux ne doit jamais dépasser 1/5 de sa hauteur. On doit tendre convenablement les câbles; mais pas trop, afin qu'ils puissent se raccourcir sans se rompre ni arracher les amarres, dans le cas où ils viendraient à se mouiller (108).
Avant de se servir d'une chèvre, il faut s'assurer si toutes ses parties, et principalement les cordages, sont en bon état, bien disposés et d'une résistance convenable.
Quant k la charge que l'on peut élever avec la chèvre , on pourra la calculer en remarquant d'abord que dans le treuil de la chèvre il existe entre la puissance et la résistance les relations ordinaires du treuil (113) ; puis, que la résistance R n'est autre chose que le poids élevé, abstraction faite de la roideur de la corde s'enroulant sur la poulie, et du frottement de celle-ci sur son axe.
ii7. Chèvre à pied. Lorsqu'on a n'a pas besoin d'une grande hauteur, on se sert fréquemment d'une chèvre qui s'appuie sur un troisième pied appelé bicoque ou pied de chèvre^ de manière k se tenir debout sans hauban, ce qui est surtout avantageux dans les circonstances où il est difficile de trouver des points d'amarrage.
liB. Chevrette, A défaut de chèvre, on fait usage d'un ensemble de trois poutrelles réunies fortement a leur partie supérieure k l'aide de cordages, ou mieut d'un, boulon qui les traverse, et dont on
PREMIÈnE PARTIE. — MAÇONNERIE ET TERRASSE.
UV
Fig. 16.
écarte les pieds de manière qu'ils occupent sur le sol à peu près les sommets d'un triangle équilatéral. Au sommet de cette chevrette, on suspend une corde à laquelle on attache la chape de la poulie sur laquelle passe le câble qui sert k élever les matériaux ; ce câble se manœuvre ordinairement a la main, mais on a recours k un palan quand la grandeur des efforts k produire Texige.
119. La chèvre n'est qu'une simplification de la grue; elle en diffère en ce qu'elle ne peut tourner dans le sens horizontal. Malgré ce désavantage, on lui donne la préférence sur les chantiers de construction, k cause de son prix moins élevé et de la facilité avec laquelle on peut la transporter et l'établir en un lieu quelconque. La grue ne s'emploie guère qu'à demeure permanente, dans les entrepôts, les gares, etc., où les matières k charger ou a décharger s'amènent k sa proximité.
120. Sapine. On nomme ainsi une espèce de grue qui s'employait fréquemment pour monter les matériaux dans les bâtiments en construction. Cette machine est ordinairement composée, comme l'indique la figure 16, d'une grande pièce de sapin qui atteint le sommet des murs k élever ; son pied est armé d'un pivot mobile dans une crapaudine fixée sur une pièce de bois placée sur le sol, et son sommet porte un fort gougeon qui peut tourner dans un collier en fer maintenu par des haubans. Cette pièce peut ainsi tourner horizontalement, tout en restant dans une .position verticale, ce qui permet d'élever les matériaux en les
faisant passer k côté des obstacles, et de les déposer directement sur les échafaudages ou sur les murs; elle porte, k 1"',60 ou 4 ",80 de son sommet, deux pièces de bois transversales qui l'embrassent, qui se relèvent un peu du côté où l'on doit élever les matériaux, et qui sont reliées k leurs extrémités par de forts boulons servant d'axes k des poulies. Une troisième poulie est fixée k la 'partie supérieure de la sapine, qui est percée d'un trou pour la recevoir. Un câble ou une chaîne en fer passe sur ces trois poulies, et vient ordinairement se fixer par une extrémité k la traverse, derrière la poulie d'avant, de manière k recevoir une poulie mobile (111), k la chape de laquelle on accroche les charges k élever. Le câble ou la chaîne s'enroule par son autre extrémité sur un treuil solidement fiXQ au sol ou contre le pied de la sapine, et que l'on manœuvre au moyen de manivelles ou de leviers.
Sur deux côtés opposés de la sapine sont implantées des tiges rondes en fer formant une espèce d'échelle de perroquet, qui permet^ quand il y a nécessité, de monter au sommet de la machine
OLTILS ET AH'AREILS. 189
et d'en descendre. Les échelons d'une même face sont espacés de 0*,65, et on a soin de les faire correspondre au milieu des espaces Yerticaux qui séparent les échelons de l'autre côté.
Les haubans, qui sont le plus souvent au nombre de quatre ou cinq, s'amarrent comme pour la chèvre (116).
On se rendrait aussi compte de la charge que peut élever un effort donné, ou de la puissance à développer pour vaincre une résistance déterminée, en opérant comme pour la chèvre.
Aujourd'hui on remplace avec avantage la sapine par un appareil que les ouvriers désignent également sous le nom de sapine, et qui est formé de quatre grandes pièces de bois de sapin s'élevant à 2 mètres environ au-dessus de Tédijfice à construire, et dont l'équarrissage au gros bout doit être au moins de 0",35 sur 0",35 pour une longueur de 20 mètres. Ces pièces sont scellées fortement dans le sol aux sommets d'un rectangle ayant en moyenne 3 mètres sur 2 mètres pour une sapine de 20 mètres de hauteur, le grand côté de ce rectangle étant placé parallèlement k Tédifice. De plus, chaque pièce est reliée à chacune de ses voisines, sur toute sa hauteur, par quatre croix de Saint-André de 5 mètres de longueur, en fortes planches, et par des traverses, le tout bien boulonné, de manière à obtenir une charpente très-rigide. Enfin, sur le cadre formé par les traverses reliant les sommets des quatre poteaux, on repose deux poutrelles, entre lesquelles on place la poulie sur laquelle passe un câble ou une chaîne manœuvrée par un treuil ou une machine Grondar fixé au pied de l'appareil, comme pour la sapine simple ou pour la chèvre.
Les poteaux maîtres sont garnis, de bas en haut, d'échanti gnôles en bois ou de tiges en fer, lesquelles, en faisant office d'échelons, permettent de monter au sommet de l'appareil ou d'en descendre.
Un des grands avantages de cette disposition consiste en ce qu'on fixe aux deux poteaux voisins de l'édifice une traverse horizontale, sur laquelle on place des plats-bords, dont l'un des bouts repose sur la maçonnerie; ce qui constitue un chemin solide, que l'on établit à toute hauteur, et qui permet de décharger et de manœuvrer les matériaux avec plus de sécurité qu'avec la sapine simple.
Cette sapine, qui est une modification des trucs de chemins de for, est employée aujourd'hui dans toutes les constructions de quelque importance ; c'est au moyen d'une sapine analogue que l'on a soulevé la fontaine du Palmier, place du Châtelet.
Pour la construction des ponts de quelque importance, la sapine est remplacée avec avantage par une espèce de chemin de fer truc supporté par les cintres du pont et allant d'une culée a l'autre. Sur ce chemin de fer se meut un chariot a treuil en fonte, à l'aide duquel on élève, transporte et descend les matériaux.
Les treuils dont on fait le plus fréquemment usage aujourd'hui pour les sapines sont manœuvres au moyen de deux leviers en fer de 1",70 de longueur. La partie du treuil sur laquelle s'enroule la chaîne a environ 0",88 de longueur et 0",22 de diamètre; elle est en bois, et traversée par un arbre en fer portant les tourillons, ou mieux, elle est en fonte. A chacune des extrémités de cet arbre sont solidement fixées deux roues et rochet, et articulé librement Tun des leviers en fer. Un cliquet pénètre entre les dents d*un des rochets, de manière k permettre le mouvement du treuil dans un sens, et à le rendre impossible dans Tautre ; un second cliquet, articulé sur le levier même, court sur le second rochet quand on lève le levier, et il Fentraine ainsi que Tarbre du treuil quand on abaisse le levier. On conçoit alors qu'à chaque oscillation du levier, on fait tourner le treuil et par suite monter la charge d'une certaine quantité. Si la charge est considérable, les deux leviers montent et s'abaissent ensemble ; dans le cas contraire, un levier monte pendant que Fautre s'abaisse, et la vitesse de l'appareil est doublée. Chaque levier est ordinairement manœuvré par deux hommes, qui le font osciller d'une certaine quantité au-dessus et au-dessous de la position horizontale. Gomme les articulations des leviers, c'est-à-dire l'axe du treuil, sont à O^fGO environ au-dessus du sol, il en résulte que les hommes les font baisser en s'aidant du poids de leurs corps, et produisent un grand effort, auquel s'ajoute encore le poids des leviers.
On peut augmenter la puissance de cet appareil, en montant aux extrémités de l'arbre du treuil des roues d'engrenage commandées par des pignons disposés sur un second arbre parallèle au premier; c'est sur ce second arbre que sont fixés les rochets et articulés les leviers.
Il est bon de faire le support du treuil en fer : la fonte craignant les chocs, et le bois étant encombrant au pied de la sapine.
Sur les grands chantiers, on a quelquefois, pour accélérer le montage des petits matériaux, substitué au treuil des sapines une simple poulie de renvoi sous laquelle passe le câble, à l'extrémité duquel on attelle un ou deux chevaux.
121. Cric» Cet instrument est un de ceux qui rendent le plus de services sur les chantiers de construction, où il sert à soulever les objets d'un grand poids; les tailleurs de pierre surtout en font un usage continuel pour manœuvrer les pierres et les mettre dans les positions qui peuvent faciliter leur travail.
11 y a plusieurs espèces de crics ; mais on dislingue particulièrement le cric simple et le cric composé^ comme les plus généralement employés. Us ont tous deux à peu près le même aspect, et sont foi^ niés d'un fort madrier en bois dur, dit chape du crie, de 0*,70 à l-,20 de longueur, sur 0"»,20 à 0",30 de largeur, et 0-,lO k 0-,i5
d'épaisseur, tout bardé de fer, d'où il sort, par yj0 û une de ses extrémités et dans le sens de son
,1 J axe, une crémaillère en fer qui glisse dans une
■i «. p8i rainure intérieure, ^g. 17. A la partie infé-
rieure, le corps de la crémaillère se recourbe pour sortir latéralement a la chape, du côté opposé a la manivelle. Cette partie recourbée, qui peut descendre k environ O'ylO du sol, sert à soulever les objets qui n'offrent des points de prise que très-bas. A la partie supérieure, la crémaillère est armée d'un croissant en fer dont les pointes, en pénétrant légèrement dans les pièces que Ton soulève, les empêchent de glisser.
La crémaillère est mise en mouvement par une manivelle dont Tarbre traverse la chape k peu près aux 2/3 de sa hauteur.
Quand le pignon qui commande la crémaillère est monté directement sur Farbre de la manivelle, le cric est dit simple ; il est dit composé^ lorsque le mouvement de la manivelle ne se transmet a la crémaillère que par Tintermédiaire do plusieurs pignons et d'une ou plusieurs roues d'engrenage, le tout enfermé dans le corps de la chape ; cette dernière disposition permet de soulever des charges beaucoup plus grandes.
Le dessous du cric est armé de deux pointes en fer, qui, en péno«» trant dans le sol ou dans tout autre corps pris pour point d'appui, s'opposent au glissement, souvent cause de graves accidents. On a toujours soin de garnir Tarbre de la manivelle, au contact de la face extérieure de la chape, d'un rochet dans les dents duquel entre Textrémité d'un cliquet poussé par un ressort. Cette disposition permet de lâcher la manivelle quand on veut se reposer ou vérifier l'état de la pièce soulevée, sans que la charge retombe avec fracas. Si Ton veut descendre le fardeau d'une certaine quantité, il suffit de lever le cliquet en agissant sur la manivelle, et de laisser tourner lentemen t celle-ci en sens contraire.
La crémaillère est quelquefois remplacée par une vis commandée par un pignon à dents hélicoïdales.
Pour soulever un fardeau, on repose le pied du cric sur le sol ou sur un autre point d'appui résistant; on place la tête de la crémaillère ou son crochet inférieur sous l'objet et soulever, en ayant soin d'in^ terposer une cale de 0",04 ou 0'",0ô quand la surface, devant rester neite, est sujette k se détériorer, et toui*nant la manivelle, on soulève lo fardeau.
Pour calculer l'effort que Ton peut produire avec cette machine, on se base sur ce que, abstraction faite de tous les frottements, pour le crie simple, la puissance est k la résistance comme le rayon du pi-
Pr.EMlÈr.K PAUTÏE. — .MAÇONNERIE ET TEHUASSE.
gnon est a celui de la manivelle, et que pour le cric composé, la puissance est à la résistance comme le produit des rayons des pignons est à celui des rayons des roues et de la manivelle. Ainsi, la puissance agissant sur la manivelle d*un cric composé étant 30 kilogrammes, le rayon de cette manivelle 0°,20, celui de la roue 0",12, et ceux des pignons 0'",03 pour celui qui s*engrène avec la crémaillère, et 0",04 pour celui qui est monté sur l'axe de la manivelle, on a, R étant la résistance,
