Mise en oeuvre efficace d'une protection fiable contre les tremblements de terre : des vis à billes pour amortir les bâtiments et les ponts

La construction de bâtiments et de ponts dans des régions sujettes aux tremblements de terre nécessite généralement l'utilisation de techniques d'amortissement. L´absorption des forces dynamiques de compression et de traction passe traditionnellement par des systèmes d'amortissement masse-ressort ou hydrauliques, mais il existe une autre solution : l´utilisation d´amortisseurs de vibrations dotés de vis à billes à forte charge. Les vis à billes font gagner de la place et s'adaptent facilement aux besoins individuels. 

Généralement utilisées dans les machines industrielles, les vis à billes forte charge exercent une force de pression élevée et uniforme sur les servo-presses et les machines de moulage par injection de plastique. Pour ces applications, NSK a développé la vaste série HTF. Les vis à billes HTF convertissent un mouvement rotatif en mouvement linéaire et vice versa, offrant une grande précision même en étant soumises à des forces très importantes et à des charges élevées.

Ces composants d'entraînement peuvent également être utilisés comme amortisseurs et absorbeurs de vibrations dans les bâtiments et les ponts ; un développement qui a pris naissance au Japon, où le risque de tremblement de terre est élevé et où toutes les structures doivent être conçues et protégées en conséquence.

Aujourd'hui, plusieurs fournisseurs de systèmes de protection contre les tremblements de terre proposent des solutions de ce type basées sur les vis à billes NSK. Cette technique fait appel à un entraînement par vis à billes forte charge avec un contrepoids rotatif sur l'écrou. Cette vis à billes (intégrée dans une unité structurelle) s´inscrit ensuite entre deux éléments porteurs du bâtiment, souvent au sous-sol.

Le déplacement linéaire de la vis à billes intervient lorsque l'un des deux éléments porteurs est mis en mouvement, en général lorsqu'une charge dynamique élevée se produit sur une courte période, comme lors d'un tremblement de terre ou au passage d´un train lourd sur un pont ferroviaire. Ce mouvement linéaire se transforme en un mouvement rotatif du poids d'amortissement. Lorsque le sens de rotation change, les oscillations se superposent avec des amplitudes opposées. Résultat : un amortissement efficace de la charge de choc, qui absorbe à la fois les forces dynamiques de compression et de traction.

A noter également que la capacité de charge de l'entraînement par vis à billes peut être adaptée aux besoins individuels de manière conviviale. En règle générale, les unités utilisées sont celles qui convertissent une petite course axiale en un nombre élevé de tours de l'écrou, assurant ainsi l'effet d'amortissement recherché.

Par rapport aux systèmes masse-ressort et aux amortisseurs hydrauliques utilisés jusqu'à présent, les systèmes à vis à billes de cette application présentent l'avantage, entre autres, de ne nécessiter qu'un espace d'installation très réduit. La facilité d'intégration dans la structure environnante constitue un avantage supplémentaire.

Les applications de ces solutions simples mais très efficaces d'amortissement des vibrations concernent notamment la plupart des systèmes typiques de génie civil et de tuyauteries critiques, comme dans les centrales électriques, les usines chimiques et les raffineries. Les unités compactes sont idéales pour la construction de nouveaux bâtiments, la réhabilitation sismique et le renforcement de structures existantes. Au stade de la conception, les ingénieurs de NSK apportent leur soutien aux fabricants de systèmes d'amortissement pour la protection contre les tremblements de terre.

Photo :  Développées à l'origine pour les machines industrielles, les vis à billes forte charge série HTF contribuent également à protéger les bâtiments et les ponts contre les tremblements de terre.