Brevet FR2000295A1 — publié le 19690905

L& présente invention est relative à un récipient sous pression fait en béton précontraint, destiné en particulier aux réacteurs atomiques, de section sensiblement circulaire et à génératrice rectiligne et/ou courbe, dans lequel les organes de 5 tension annulaires, disposés le long d'une surface enveloppante, sont tendus par extension de ceux-ci en direction radiale, puis scellés dans le béton à l'état de tension» Pour la fabrication de tels récipients sous pression, il est déjà connu de construire un récipient cylindrique par é-10 tapes successives en utilisant des éléments en béton préfabriqués» «t de disposer les organes de tension annulaires à la manière d'un enroulement extérieur, autour des anneaux constitués par ces éléments préfabriqués, les organes de tension annulaires sont alors, par extension des anneaux constitués par les éléments 15 en béton préfabriqués, mis sous pré-tension en utilisant des presses qui agissent radialement, et qui prennent appui contre un noyau central disposé à l'intérieur du récipient. Ensuite, les intervalles qui prennent naissance entre les éléments préfabriqués, du fait de leur extension, sont comblés par du béton, les 20 organes de tension annulaires sont noyés dans le béton et, après la prise de celui-ci, l'action des presses est interrompue, de sorte que la paroi cylindrique du récipient est soumise à une précontrainte, sous l'effet du retour élastique des organes de tension annulaires. 25 En vue de la mise en oeuvre de ce procédé, qui est bien applicable à tous les types de réacteurs, notamment ceux exposés à des pressions relativement élevées, il est toutefois nécessaire d'utiliser des presses spéciales dont la force qu'elles appliquent, d'autre part, doit être augmentée d'une certaine quantité, 30 pour tenir, compte de l'écrasement du béton, leur pression doit d'autre part, pendant la durée du bétonnage des intervalles entre les éléments préfabriqués, être maintenue constante pendant toute la durée de la prise du béton, la défaillance de certaines presses, au cours de cette période de temps, peut conduire à des 35 réductions des forces de contrainte, hautement indésirables et nuisibles. De plus, des excentricités mêmes faibles des presses agissant vers l'extérieur peuvent donner naissance à des forces dirigées vers le haut, tendant à provoquer le décalage de certains éléments préfabriqués, ou de l'ensemble de l'anneau qu'ils 40 constituent. Un autre inconvénient réside encore dans le fait 69 00610 2000295 que, lorsqu'il s'agit de récipients sous pression de hauteur importante, le noyau central,pouvant atteindre 400-500 tonnes, qui est utilisé comme point d'appui pour les presses agissant vers l'extérieur doit, au fur et à mesure de la progression de 5 la construction du récipient, être déplacé vers le haut, d'anneau en anneau, à l'aide de charpentes et de presses. La présente invention a pour objet la réalisation d'un récipient sous pression fait en béton précontraint, dans laquelle les inconvénients ci-dessus rappelés sont écartés. En premier 10 lieu, on évite les excentricités susceptibles d'entraîner les effets secondaires indésirables mentionnés, et il devient possible aussi d'écarter l'emploi de presses spéciales, compliquées et onéreuses. l'invention consiste essentiellement dans le fait que 15 les organes de tension annulaires sont disposés en cercles concentriques à l'intérieur d'une enveloppe de compression en béton de forte épaisseur, à une certaine distance de celle-ci et en ce que, en vue d'exercer sur les organes de tension annulaires la traction nécessaire, on dispose dans cette enveloppe de 20 compression des organes de tension orientés radialement et mobiles dans le sens longitudinal, ces organes de.tension radiaux agissant sur la face interne de la paroi constituée par les organes de tension annulaires, et étant susceptibles d'être mis sous tension par rapport à l'enveloppe de compression. 25 Les organes de tension radiaux peuvent être ancrée de façon à pouvoir être mis sous tension depuis la surface extériei*-re de l'enveloppe de compression. Ils peuvent aussi être ancrés dans l'enveloppe de compression de façon à pouvoir être mis sous tension depuis la face intérieure du récipient. Ceci offre la 30 possibilité d'échelonner les organes de tension radiaux, suivant leur longueur, en considération de l'épaisseur de l'enveloppe de compression1. Les organes de tension radiaux, disposés en couches horizontales, sont placés entre deux couches horizontales d'or-35 ganes de tension annulaires concentriques, et ils sont reliés à ceux-ci, ainsi qu'éventuellement à d'autres organes de tension annulaires disposés symétriquement par rapport à ceux-ci, en couches supérieures ou inférieures, de façon à en être solidaires dans le sens d'une traction orientée radialement vers l'ex-40 térieur. 69 00610 3 2000295 les organes de tension annulaires,subissant par groupes l'action d'un même organe de tension radial,sont séparés par des cales d'écartement qui transmettent à tous les organes de tension annulaires les forces orientées vers l'extérieur, appli-5 quées aux organes de tension annulaire intérieurs, lors de la mise sous tension des organes de tension radiaux0 Comme cales d'écartement, on utilise des plaques de faible épaisseur épousant la courbure des organes de tension annulaires,et qui sont pourvues d'au moins un perçage destiné à 10 l'empilage d'un ou de plusieurs organes de tension radiaux, ainsi que de gorges orientées dans le sens périphérique des cales d'écartement, et «lui sont destinées à recevoir les organes de tension annulaires. Enfin, la paroi extérieure de compression du récipient 15 peut être constituée par des éléments en béton préfabriqués» l'avantage principal du nouveau récipient sous pression conforme à l'invention consiste dans le fait que la force de précontrainte est accumulée dans une couronne annulaire extérieure qui constitue une partie intégrante du récipient lui-même» Ainsi, 20 on élimine à la fois le noyau qui était nécessaire dans la fabrication des récipients sous pression connus, pour constituer le point d'appui des presses radiales destinées à agir vers l'extérieur, et la structure ou charpente auxiliaire rendue nécessaire par l'utilisation d'un tel noyau» la précontrainte de l'armature 25 annulaire peut être obtenue par l'intermédiaire de .l'armature radiale, en utilisant des presses d'un usage normal dans les constructions en béton armé précontraint» Du fait qu'un grand nombre de telles presses peuvent être mises en oeuvre tout autour de la périphérie du récipient, la défaillance éventuelle de 30 certaines de ces presses est sans influence notable sur l'importance de la précontrainte finalement obtenue» Il faut encore noter que, par rapport au procédé qui consiste à élargir les organes de tension annulaires en utilisant un noyau central,la force des presses, lorsqu'on emploie les or-35 ganes de tension radiaux conformes à l'invention, peut être plus réduite attendu que leur traction s'exerce par rapport au béton durci, et que l'écrasement éventuel du béton est compensé par leur course d'allongement elle-même, lorsqu'on procède à la précontrainte en utilisant un noyau central, la force de tension est 4-0 perdue, c'est-à-dire qu'il faut utiliser des presses dont la for 69 00610 * 2000295 ce est augmentée d'une même quantité» L'invention sera décrite plus en détail ci-après, à l'appui d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés, dans lesquels 5 La figure 1 montre en coupe longitudinale un récipient sous pression conforme à l'invention» La figure 2 est une vue en plan de celui-ci, suivant les flèches 2-2 de la figure 1, La figure 3 est une coupe horizontale suivant la ligne 10 3-3 de la figure 1. La figure 4 est une coupe longitudinale partielle à plus grande échelle, passant par la paroi du récipient, suivant la ligne 4-4 de la figure 5. La figure 5 est une coupe horizontale de l'objet de la 15 figure 4, suivant la ligne 5-5 de la figure 6. La figure 6 représente en détail l'ancrage des organes de tension radiaux dans la région des organes de tension annulaires, en coupe verticale, et La figure 7 est une vue en coupe horizontale de l'objet 20 de la figure 6. Le récipient sous pression 1, représenté en coupe longitudinale dans la figure 1, est constitué dans sa partie supérieure 1 par une paroi cylindrique à génératrice rectiligne, et dans sa partie inférieure II, par une surface de révolution à deux 25 axes, c'est-à-dire par une génératrice courbe. Ce récipient comporte une paroi extérieure de compression épaisse 2 en béton, qui est supportée spafr une plaque de fondation 4, par l'intermédiaire de colonnes 3* Dans la paroi extérieure de compression 2 sont disposés, 30 par couches horizontales, des organes de tension radiaux 5» associés à des organes de tënsion annulaires 6, eux-mêmes disposés en couronnes concentriques à l'intérieur de la paroi extérieure de compression 2. Les organes de tension annulaires 6 et les extrémités voisines des organes de tension radiaux 5 sont, après la 35 mise sous contrainte des organes de tension annulaires, noyés dans le béton qui constitue une paroi intérieure 7. À la surface interne de la paroi intérieure 7 est disposé un revêtement en acier 8, pour des considérations de sécurité en service. La capacité intérieure du récipient est fermée, à son 40 extrémité supérieure, par un couvercle 9 en béton, comportant une surface périphérique 10 circulaire et oblique, c'est-à-dire coni- 69 00610 5 2000295 que. l'intervalle subsistant entre le couvercle 9 et la surface intérieure de la paroi 7 est comblé par un certain nombre d'éléments en béton 11 constituant ensemble une couronne fermée, et dont les surfaces extérieures 12 forment des dents de scie, pour 5 venir en prise avec une portion de la paroi intérieure 7, de forme correspondante, le couvercle 9, lorsque la pression interne a dis^iru dans le récipient, est suspendu à des organes 13 appartenant une structure de suspension non représentée, lorsque la pression interne est appliquée au couvercle 6, dont la face intérieu-10 re est également pourvue d'un revêtement en acier 81 celui-ci, . grâce à sa surface extérieure 10 oblique, est appliqué à la façon d'un coin contre les surfaces obliques correspondantes des éléments 11, de sorte qu'on assure l'étanchéité efficace de ce couvercle, sous l'action de la pression interne qui règne dans 15 le récipient1. la forme de réalisation ci-dessus décrite d'un récipient sous pression conforme à l'invention est susceptible de nombreuses variantes. C'est ainsi que ce récipient sous pression peut aussi être fait avec une génératrice rectiligne sur toute 20 sa hauteur, et que la plaque de fond alors nécessaire, et le couvercle supérieur, peuvent être réalisés de tout autre manière appropriée. Il est seulement essentiel, suivant l'invention, que les organes destinés à la création et au maintien de la précontrainte des organes de tension annulaires appartenant à ce réci-25 pient soient tels qu'on le décrira plus en détails dans ce qui suit. Comme le montrent bien les figures 4 et 6, les organes de tension radiaux 5 sont disposés en couches horizontales, et ils passent chaque fois entre deux couches horizontales successi-30 ves d'organes de tension annulaires 6. les organes de tension radiaux 5 sont, ainsi qu'on l'a déjà mentionné, mobiles longitudi-nalement par rapport à la paroi extérieure de compression 2 du récipient, ce qui est obtenu par le fait ou bien qu'ils passent dans des canaux préparés à cet effet, ou bien sont pourvus, sur 35 toute leur longueur, de gaines tubulaires 14. les organes de tension 5 radiaux sont constitués, dans l'exemple de réalisation représenté, par des tiges d'acier qui sont filetées au moins à leurs extrémités,et qui sont ancrées dans la paroi de compression désignée par 2 par l'intermédiaire d'une tête 15 de type connu en 40 soi, et d'un écrou de tension 16# 69 00610 2000295 A l'extrémité intérieure opposée des organes de tension radiaux 5, ceux-ci sont ancrés par l'intermédiaire d'un écrou 17 contre un bloc 18 qui s'applique sur le ou sur les organes de tension annulaires 6 internes» Les autres organes de 5 tension annulaires 6 sont maintenus écartés au moyen de cales désignées par 19» Ces cales d'écartement 19 épousent sensiblement la courbure des organes de tension annulaires. Elles comportent, de même que le bloc d'ancrage 18, un perçage médian 20 par lequaL les organes de tension radiaux 5 sont enfilés, et elLas 10 comportent aussi, sur leurs surfaces latérales courbes, des gorges 21 destinées à recevoir et à immobiliser les organes de tension annulaires 6» La fabrication du récipient sous pression conforme à l'invention s'effectue essentiellement de la manière suivante. 15 Sur la plaque de fondation préparée est tout d'abord construite la paroi extérieure épaisse de compression 2» Celle-ci peut être montée soit en utilisant un coffrage qui est déplacé progressivement, en coulant le béton sur place, soit en juxtaposant et superposant des éléments en bétoh préfabriqués»; 20 Dans ce cas, chaque section annulaire pourra être elle-même formée par juxtaposition d'éléments préfabriqués en forme de secteur, par la réunion desquels, et en comblant par du béton les intervalles radiaux existant entre ceux-ci, on obtiendra des couronnes résistant bien à la pression» 25 Au cours de la construction de la paroi extérieure de compression 2, et en progressant depuis le bas vers le haut, on met en place les éléments de tension radiaux 5 et les éléments de tension annulaires 6, légèrement décalés en hauteur» Les éléments de tension radiaux 5 sont, lorsque le récipient est fabri-30 qué en'béton coulé sur place, laissés libres dans le sens longitudinal, par guidage dans les gaines tubulaires 14-. Une telle forme de réalisation est représentée dans les figures 6 et 7» Si, au contraire, l'enveloppe extérieure de compression 2 est faite en éléments de construction préfabriqués, les organes de 35 tension radiaux 5, de manière connue en soi, passeront dans des canaux ménagés dans lesdits éléments» On met alors en place le revêtement intérieur 8 en acier qui, pour des considérations techniques de montage, par exemple soudure de tôles constitutives séparées, et contrôle 40 des lignes de soudure par rayons X, doit se trouver à une cer 69 00610 2000295 taine distance des organes de tension annulaires. Cet intervalle peut être réservé en utilisant des cales ou pièces d'écartement appropriées. Ensuite, ces organes de tension annulaires 6 sont mis 5 sous contrainte par la tension des organes radiaux 5, qui prennent appui contre la paroi 2, par l'intermédiaire des têtes d'ancrage 15 appartenant à ces organes de tension radiaux, des forces de compression annulaires étant aisi créées dans la zone externe de la paroi 2* Ensuite, l'intervalle subsistant entre 10 la surface intérieure de la paroi 2 et le revêtement en acier 8 est comblé par du béton» La précontrainte de pression exercée sur la paroi 2 est par conséquent assurée par la mise sous tension des organes de tension radiaux 5 et par l'expansion des anneaux concentri-15 ques que constituent- les organes de tension annulaires 6, Outre la possibilité, montrée dans les figures 1, 6 et 7, visant la tension des organes radiaux 5 depuis la face extérieure dé la paroi de compression 2, les presses utilisées agissant alors sur les têtes d'ancrage 15, les dégagements ou logements néces-20 saires à cet effet étant ensuite comblés, il est également possible de noyer dans le béton les organes de tension radiaux 5.» avec leurs extrémités extérieures portant les mêmes têtes d'ancrage 15 ou des organes d'ancrage analogues, en exerçant la trao-tion par l'intérieur. Les presses utilisées agiront alors contre 25 les blocs d'ancrage 18, et la contrainte imposée aux organes de tension radiaux 5, et provoquant leur allongement, sera fixée par la rotation des écrous 17. Ce mode de mise sous tension des organes radiaux 5 offre la possibilité d'échelonner ceux-ci en longueur, selon l'épaisseur de la paroi de compression 2, et par 30 conséquent permet une économie de métal. Cette variante est indiquée dans les figures 4 et 5® Pour en arriver à un système statique définitif, c'est-à-dire à un récipient précontraint circulairement, on dispose de deux solutions différentes. D'une part, après la prise du béton 35 constituant la paroi intérieure 7, comblant l'intervalle entre la paroi externe de compression 2 et le revêtement en acier 8, on réduira dans une certaine mesure les forces de traction qui ont été appliquées aux organes radiaux 5» De ce fait, la force de pression circulaire qui s'exerce dans la paroi de compres-40 sion 2 sera diminuée et, par transport de cette contrainte, on 69 0061Q 2000295 obtiendra une force de pression circulaire correspondante dans la paroi interne 7» la paroi externe 2 subira de ce fait une expansion radiale, et la paroi interne' 7 une compression radiale» Ainsi, il pourra se créer entre la paroi intérieure 7 et la 5 face interne de la paroi extérieure de compression 2 un intervalle libre 22 (voir Fig. 6) qui, après exécution de l'opération de détente, devra être comblé par une injection d'un mortier de ciment „ Si toutefois on dispose d'un temps suffisant après la 10 construction du récipient sous pression, on pourra renoncer à l'opération onéreuse de détente des organes de tension radiaux désignés par 5. Dans ce cas on utilisera, pour constituer la paroi extérieure de compression 2 un béton qui, du fait de sa composition, présentera une forte tendance au fluage. Après mise 15 sous tension des organes annulaires 6 au moyen des organes de tension radiaux 5, l'intervalle existant entre la face interne de la paroi extérieure de compression 2 et le revêtement en a-cier 8 sera comblé par du béton. Le transport d'une partie de la force de pression circulaire depuis la paroi extérieure de com-20 pression 2 jusqu'à la paroi intérieure 7 sera alors assuré par le comportement différent de ces deux parois voisines, quant au fluage et au retrait. Du fait que, comme l'enseigne l'expérience, une période de temps prolongée s'écoule entre le montage de la paroi extérieure de compression et la mise en service du ré-25 cipient, on pourra attendre, avant cette mise en service, qu'une partie importante de la force de pression périphérique se soit déplacée. Il n'est pas très important que la paroi intérieure 7 ne soit pas précontrainte dans la même mesure que la paroi exté-30 rieure de compression 2, attendu*que la première est très fortement armée par les organes de tension annulaires 6. Hême si la paroi intérieure 7, lors de l'application de la charge totale due à la pression interne du récipient, devait présenter certaines fissures très fines, aucune inétanchéité du récipient ne se-35 rait à craindre, car le revêtement intérieur en acier 8 est précisément prévu pour assurer une étanchéité absolue. 69 00610 9 2000295 REVENDICATIONS 1Récipient sous pression fait en béton précontraint, destiné en particulier aux réacteurs atomiques, de section sensiblement circulaire et à génératrice rectiligne et/ou courbe, dans lequel les organes de tension annulaires, disposés le long d'une 5 surface enveloppante, sont tendus par extension de ceux-ci en direction radiale, puis scellés dans le béton à l'état de tension, caractérisé par le fait que les organes de tension annulaires 6 sont disposés en cercles concentriques à l'intérieur d'une enveloppe de compression 2 en béton de forte épaisseur, à 10 une certaine distance de celle-ci et en ce que, en vue d'exercer sur les organes de tension annulaires 6 la traction nécessaire, on dispose, dans cette enveloppe de compression 2, des organes de tension .5» orientés radialement et mobiles dans le sens longitudinal, ces organes de tension radiaux 5 agissant 15 sur la face interne de la paroi constituée par les organes de tension annulaires 6, et étant susceptibles d'être mis sous •tension par rapport à l'enveloppe de compression 2. 2.- Récipient sous pression suivant la Revendication 1, caractérisé par le fait que les organes radiaux 5 sont ancrés de fa-20 çon à pouvoir être mis sous tension depuis la surface extérieure de'l'enveloppe de compression 2. 3«- Récipient sous pression suivant la Revendication 1, caractérisé par le fait que les organes de tension radiaux "5 sont ancrés dans l'enveloppe de compression 2 de façon à pouvoir 25 être mis sous tension depuis la face intérieure du récipient. 4.- Récipient sous pression .suivant la Revendication 2, caractérisé par le fait que les organes de tension radiaux*5 sont . chelonnés en longueur, selon l'épaisseur de la paroi dé compression 2 du récipient# 30 5«- Récipient sous pression suivant l'une quelconque des Revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les organes de tension radiaux 5» disposés en couches horizontales, sont placés entre deux couches horizontales d'organes de tension annulaires 6 concentriques, et sont reliés à ceux-ci, ainsi qu'éven-35 tuellement à d'autres organes de tension annulaires 6 disposés symétriquement par rapport à ceux-ci, en couches supérieures ou inférieures, de façon à en être solidaires dans le sens d'une 69 00610 2000295 traction orientée radialement vers l'extérieur» 6.- Récipient sous pression suivant la Revendication 5, caractérisé par le fait que les organes de tension annulaires 6 subissant par groupes l'action d'un même organe de tension radial 5 5 sont séparés par des cales d'écartement 19 qui transmettent à tous les organes de tension annulaires 6 les forces orientées vers l'extérieur, appliquées aux organes de tension annulaires 6 intérieurs, lors de la mise sous tension des organes radiaux 7.- Récipient sous pression suivant la Revendication 6, earacté-10 risé par le fait que, comme cales d'écartement, on utilise des plaques de faible épaisseur épousant la courbure des organes de tension annulaires 6, et qui sont pourvues d'au moine un perçage désigné par 20,destiné à l'enfilage d'un ou de plusieurs organes de tension radiaux 5, ainsi que de gorges 21 orientées dans le 15 sens périphérique dés cales d'écartement 19, et qui sont destiote à recevoir les organes de tension annulaires 6. 8»- Récipient sous pression suivant l'une quelconque des Revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la paroi extérieure de... compression 2 est constituée par des éléments en béton préfabri-20 qués»