Arthur Morin

“ DE LA RÉSISTANCE DE LA FONTE A LA RUPTURE PAR TORSION. — La rupture par torsion est déterminée par le déplacement angulaire qui se produit entre deux tranches consécutives quelconques, et lorsque l'allongement qui en résulte pour les fibres, ou l'écartement de leurs molécules, dépasse les limites de celui que les résistances moléculaires peuvent permettre. ”

“ OBSERVATIONS SUR LA COMPOSITION DES FERMES A GRANDE PORTÉE.— La complication qui résulte de l'emploi des contrefiches intermédiaires DH et FG (pl. V, fig. 21) engage actuellement, et je crois, avec raison, les constructeurs à les supprimer et à diminuer l'écartement des fermes dont le nombre se trouve ainsi augmenté et la charge diminuée; on retrouve ainsi, par la diminution des dimensions des arbalétriers, des tirants et des pannes, une compensation de poids qui peut même conduire à une économie en même temps qu'elle donne lieu à une construction plus simple. ”

“ L'on voit donc que l'existence des armatures ne contribue par elle-même en rien à la résistance de la poutre, et qu'elle n'a, comme nous l'avons dit plus haut, d'autre effet que d'écarter les pièces supérieure et inférieure, et d'augmenter le bras de levier et le moment de leur résistance propre, en soumettant d'ailleurs toutes leurs fibres à des efforts très-voisins de l'égalité. ”

“ Enfin la sécurité qu'offre l'usage du fer, dont toutes les pièces, faciles à examiner, ne peuvent avoir de défauts graves que l'on ne reconnaisse pendant le travail, tandis que ceux de la fonte sont presque toujours cachés et invisibles, justifie encore, à ce point de vue, la préférence que les ingénieurs accordent aujourd'hui généralement à l'emploi du fer forgé ou laminé pour toutes les grandes constructions. ”

“ La seule hypothèse qu'on se soit permise, c'est de faire abstraction de la résistance que les assemblages opposent à l'action des tirants.
Il est facile de comprendre, en effet, que les bras de levier des charges, ainsi que leur intensité, sont tellement grands par rapport à celui des assemblages, que ceux-ci seraient détruits immédiatement si le tirant n'existait pas ou cédait d'une manière notable, ce qui explique pourquoi l'on ne doit tenir aucun compte de la résistance des assemblages. ”

“ Il est évident dès lors que l'effet du poids de la couverture transmis par la panne, qui repose au milieu de chacune de ces parties, occasionne à l'arbalétrier beaucoup moins de fatigue que celle que produit la contre-fiche qui doit équilibrer la charge totale de la couverture quand elle sera posée, mais qui agit seule en sens contraire jusqu'au moment où la couverture est en place. ”

“ Quoi qu'il en soit, comme les fers doux, qui se prêtent, sans rompre, aux allongements ou aux flexions, les plus brusques et les plus considérables sont, en définitive, ceux qui conviennent le mieux au service de l'artillerie, il n'y a pas d'inconvénient à ce que la hauteur de chute soit assez grande pour que la flexion s'opère rapidement. ”

“ Les déplacements ou les arcs décrits par les molécules d'une même fibre étant ainsi proportionnels à leurs distances à l'extrémité du solide, on voit que les fibres se fléchissent en hélices dont le pas est le même pour toutes les fibres, quelle que soit leur distance à l'axe, mais pour lesquelles l'inclinaison de la tangente augmente avec cette distance. ”

“ Mais si l'on remarque que dans l'estimation de la charge par mètre carré de surface de couverture l'on a fait entrer les charges éventuelles et passagères dues à la neige pour 25 kilogr. et la pression du vent pour 8kil.40 pour les couvertures en zinc, ce qui forme un total de 33kil.40 sur une charge de 65 kilogr., l'on pourra se croire en droit d'admettre, pour les climats tempérés où il n'y a pas de coups de vent violents et où les neiges sont de peu de durée, les valeurs R = 10 000 000 kilogr. pour le fer, R = 1 000 000 kilogr. ”

“ Maintenant, pour qu'il y ait équilibre entre les forces extérieures, qui tendent à tordre le solide, et les résistances moléculaires des fibres à la torsion, il faut qu'il y ait égalité entre les moments des unes et des autres par rapport à l'axe autour duquel s'établit cet équilibre. ”

“ Mais quand les diagonales peuvent à la fois résister à la compression et à l'extension, une seule suffit pour assurer l'invariabilité de forme du quadrilatère. Tel est le cas des poutres évidées en fonte, celui des charpentes où les diagonales sont moisées, celui des poutres en treillis, quand les armatures en fer sont convenablement proportionnées et très-bien assemblées avec les pièces principales par des rivets. ”

“ Or on a vu, malgré de légères différences, que, entre ces limites, la résistance du fer, ou, ce qui revient au même, son coefficient d'élasticité E, a sensiblement la même valeur pour la compression que pour l'extension, et qu'il convient, en général, pour rester dans ces mêmes limites, de ne pas donner à la constante R une valeur plus grande que 6 kilogr. par millimètre carré, ou 6 000 000 kilogr. par mètre carré. ”

“ Dans les circonstances où il serait difficile de se procurer des fers à double T de tous les échantillons, il peut être commode d'appliquer à la construction de fermes de diverses portées un même échantillon de fer, et à cet effet on peut faire varier l'écartement des fermes qui est alors la seule quantité dont on puisse disposer dans la relation d'équilibre relative aux fermes à trois contrefiches. ”

“ Les pièces ainsi renforcées par un poinçon renversé et par des tirants en fer peuvent être employées pour poutres de ponts, lorsque l'on n'a pas à craindre d'inconvénient de la longueur du poinçon placé en dessous.
Il est bon de faire remarquer que dans le mouvement d'abaissement qui ramène le milieu C de la pièce à l'horizontale, quand la charge parvient en ce point, la longueur des tirants, et par suite leur tension varie, mais de quantités assez faibles
pour qu'on puisse en faire abstraction, ainsi que nous nous le sommes permis. ”

“ DES POUTRES ACCOUPLÉES. — L'on emploie souvent, pour soutenir des planchers d'une grande étendue ou des parties de façades de maison, de grosses poutres en fer réunies en nombre suffisant. Dans le premier cas, ces poutres, placées du mur de face au mur de fond, reçoivent, par assemblage ou par superposition, les petites poutres sur lesquelles repose le plancher; dans le second, elles supportent la maçonnerie élevée au-dessus. ”

“ L'on voit qu'à résistance égale la poutre en tôle pleine aurait sensiblement le même poids que la poutre en treillis, et comme la première fléchirait beaucoup moins sous la charge que la seconde, elle nous semble beaucoup plus avantageuse. ”

“ Outre le prix de la matière elle-même, la construction des ponts en fonte destinés aux chemins de fer, qui sont presque toujours obliques à des inclinaisons différentes, exige la confection de modèles spéciaux pour chacun d'eux, ce qui occasionne une dépense considérable; celle des ponts en fer n'oblige qu'à des dépenses d'exécution. ”

“ Il est rare que de vieux dictons, inexacts dans leur expression, ne soient pas, sous quelque rapport au moins, fondés sur des observations réelles, et la question de l'influence que le froid peut exercer sur la résistance du fer est encore restée plutôt indécise parce que les observations sont difficiles à recueillir qu'elle n'a été niée d'une manière absolue. ”

“ Le montage et la pose des ponts en fer, composés de pièces d'un poids relativement moindre, sont incomparablement plus faciles que les opérations analogues des ponts en fonte, et peuvent, avec le fer, s'exécuter même sans interrompre le service sur les ponts en bois que l'on remplace, ce qui ne saurait se faire avec les pièces de fonte. ”

“ Un inconvénient plus particulier aux poutres en treillis en fer, c'est leur grande flexibilité. Leur résistance à la flexion n'est point augmentée, comme on pourrait le croire, en proportion de leur hauteur, comme cela arrive pour les pièces pleines, attendu qu'ici, comme on l'a vu au n° 475, les armatures ne contribuent par elles-mêmes en rien à la solidité de la pièce. ”

“ Le fer est ainsi exposé à un effort de déversement dont le bras de levier est d'autant plus grand que la largeur a des semelles est plus considérable par rapport à la hauteur b, et auquel ce fer oppose une résistance d'autant moindre que l'épaisseur e du corps est plus faible par rapport à cette même hauteur. ”

“ UTILITÉ DES PIÈCES LONGITUDINALES. - Pour résister aux vents et aux efforts qui peuvent s'exercer dans le sens de la longueur d'un comble, il faut relier les différentes fermes de manière à obtenir une rigidité suffisante dans cette direction; c'est là le but de la ferme sous faîte, qui, dans toutes les charpentes, se compose du faîtage au sommet, solidement réuni aux poinçons par des contre-fiches, qui viennent deux à deux s'assembler avec le poinçon à la tnême hauteur. ”

“ La matière qui constitue les deux pièces horizontales ou extérieures d'une poutre armée est donc plus uniformément et mieux employée que celle des poutres ordinaires, cela est in- contestable, et il peut y avoir alors, à résistance égale, une économie notable à employer ces dispositifs. Mais cette économie est en partie compensée par le poids des armatures, qui ne contribuent en rien par elles-mêmes à la résistance. ”

“ Il est donc, pour ce service, de toute nécessité que le fer dont ils sont fabriqués soit aussi doux et aussi ductile que possible, plutôt même que très-rigide. Des épreuves par le choc sont donc, dans ce but, très-rationnelles, parce que les fers durs et peu ductiles ne peuvent les supporter, et l'énergie de ces épreuves met de suite en évidence si les fers employés à la fabrication des essieux qui y sont soumis possèdent ou non les qualités voulues. Elles permettent ainsi d'éliminer les fers médiocres, et de n'admettre dans le service que ceux qui sont réellement de qualité supérieure. ”

“ Dans chaque section perpendiculaire à l'axe de rotation, il se produit, par la torsion qu'elle éprouve, par rapport à celle qui la précède, un déplacement des molécules par rotation autour d'un axe qui, dans les machines, est toujours celui du mouvement général, par suite de la symétrie dans les profils employés. ”

“ L'emploi du fer peut mettre à l'abri de cet inconvénient, en ce que chacune des contre-fiches peut être formée de deux bandes de fer méplat, réunies à courts intervalles par des traverses formant entretoises boulonnées; ce seraient de véritables moises en fer, dont l'assemblage avec les arbalétriers et avec les tirants pourrait s'effectuer avec une grande facilité ; parce mode de construction, les dimensions extérieures de la section de la contre-fiche seront, pour un même poids, augmentées suffisamment pour que le fer puisse supporter une charge permanente de 6 kilogr. ”

“ Mais d'une autre part, on voit aussi que si les proportions données au solide sont telles que la flèche de courbure que produirait la charge au repos, soit nécessairement très-faible, cette action de la force centrifuge ne pourra pas atteindre une grande intensité, et qu'alors, aux limites usuelles de vitesse des trains de chemins de fer, on pourra en faire abstraction. ”

“ AÔG. BASES DU CALCUL D'UNE TABLE DES DIMENSIONS DES FERS j ET DES BOIS A EMPLOYER POUR LES PLANCHERS. — A l'aide des données contenues dans le tableau précédent, l'on peut calculer les dimensions des fers à double T, des fers rectangulaires et des bois à employer. i La base de ces calculs est la charge p par mètre courant que doit supporter chaque poutre d'une manière permanente. Elle est égale au produit p'e de la charge p' que le plancher doit supporter par mètre carré et de l'écartement e des poutres. ”

“ Le corroyage au rouge blanc soudant opéré au laminoir ou sous le marteau pilon, qui, d'une seule passe ou d'un seul coup, assure la soudure complète d'un paquet, sont préférables, pour cette opération, à l'action des marteaux ordinaires, dont le travail plus lent permet au fer de se refroidir en partie.
Après le soudage des paquets, le travail de la forge exerce aussi une grande influence sur la résistance. Une partie de ce
travail et de celui de l'étampage se fait trop souvent à des températures relativement basses, et le fer y perd de sa ductilité. ”

“ Malgré ces dispositions, qui atténuent les inconvénients de l'emploi de la fonte pour les contre-fiches, il faut reconnaître que le fer résistera mieux aux chocs accidentels ou à toute action transversale; l'assemblage, d'ailleurs, s'en fera toujours commodément avec les arbalétriers, en rabattant à la forge les nervures inférieures de la section en double T, à l'endroit de l'assemblage, et en formant ainsi une portée méplate sur laquelle se fixeraient avec facilité les deux joues intérieures de la contrefiche moisée. ”

“ Les différences qu'ils signalent sont assez minimes pour que l'on puisse regarder leur influence comme insignifiante dans l'établissement des fermes en fer; l'arbalétrier est toujours la pièce la plus importante; et lorsqu'on ne craint pas de multiplier les assemblages, le système à trois contre-fiches, avec entrait à la hauteur des points d'appui, est celui qui mérite la préférence. ”

“ Il n'est pas inutile d'ailleurs de faire remarquer combien il importe, sous ce rapport, que tout le paquet qui est destiné à former un essieu soit composé de barres de fer de qualité et de nature identiques, afin qu'à l'épreuve et dans le service, toutes les fibres se comportent de même et présentent la même résistance. ”

“ Mais comme la résistance à l'allongement décroît de plus en plus rapidement, à mesure que cet allongement a dépassé davantage la limite de l'élasticité, il s'ensuit aussi, comme le montre ce tableau, qu'à de plus grands allongements ne correspondent pas toujours les plus grands efforts de résistance des fibres. ”

“ MARCHE A SUIVRE DANS LE CALCUL DES SOLIDES DU GENRE DES PONTS TUBULAIRES. — Lorsqu'il s'agit de constructions analogues à celles des ponts tubulaires, il se présente, pour déterminer les dimensions à donner aux poutres ou supports en fer, une difficulté qui provient de la grande influence quexerce le poids propre de ces corps, généralement plus considérable que celui des charges auxquelles ils doivent donner passage. ”