Brevet FR2268215A1 — publié le 19751114

La présente invention est relative aux emboftements des tuyaux en béton précontraint, Ces tuyaux sont généralement obtenus par centrifugation. L'appropriation de leurs extrémités en vue de leur assemblage par emboftement de proche en proche pose un problème particulier. En effet D'une part, la tulipe d'emboitement est difficile à faire venir de matière par centrifugation de façon homogène; cette partie présente souvent des manques qui sont préjudiciables à sa bonne tenue mécanique et à la qualité du joint qui est souvent obtenu par compression radiale d'une garniture d'étanchéité entre ladite tulipe et le bout uni du tuyau adjacent. Pour pallier cette difficulté on a été amené à réaliser des tuyaux comportant des emboitements rapportes constitués par une virole cylindrique en métal. Il se présente alors déjà une nouvelle difficulté liée à la corrodabilité du métal sous l'action aussi bien du sol que du fluide transporté.Le risque de corrosion se trouve encore accru du fait que la virole est souvent maintenue sur le fut de béton par coincement sous les enroulements du fil de précontrainte, ce qui crée un contact métal-métal susceptible de se comporter comme une pile pour peu que ces métaux diffèrent un tant soit peu. D'autre part et plus encore, cette substitution du métal au béton pose une question de résistance des matériaux : l'acier ayant un module élastique environ sept fois plus grand que celui du béton, doit, pour connaître les mêmes déformations à la précontrainte ou en travail, et ainsi éviter d'induire des fissurations dans le béton, avoir une épaisseur sept fois moindre que le béton. On aboutit alors à un tuyau totalement déséquilibré du point de vue géométrique, ce qui est tout à fait préjudiciable pour les transports et les manutentions car l'inertie n'est plus la même d'un bout à l'autre du tuyau. La Demanderesse a donc cherché à obtenir un tuyau présentant tout à la fois l'unité géométrique désirable, l'homogénéité de module de toutes ses parties #onstitutives, et enfin la facilité de fabrication. Elle a donc mis au point à cet effet un t yau en béton précontraint du type à emboftement, caractérisé en ce que cet emboîtement est rapporté sous la forme d'une virole indépendante, qui est moulée à partir d'un mortier de résine plastique ayant un module d'élasticité voisin de celui du béton, et en ce que cette virole est dessinée dans une géométrie elle-même voisine de celle du reste du tuyau. Selon un mode de réalisation préféré de cette invention, la fixation de la virole sur le fut du tuyau est assurée par collage par exemple au moyen d'un adhésif ayant une composition voisine de celle du liant utilisé pour le mortier. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description ci-après qui, faite en référence au dessin annexé, en illustre un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La figure unique du dessin est une coupe longitudinale radiale d'un joint selon l'invention entre deux extrémités, mâle et femelle, de deux tuyaux adjacents. La figure montre l'invention appliquée à la préparation du joint entre un premier tuyau T1, porteur d'un emboitement E, et un second tuyau T2, terminé par un bout uni U. Le tuyau T1 possède, bien sur, à son autre extrémité, un bout uni semblable à U, et le second tuyau T2, un emboftement semblable à E. Ces tuyaux sont en béton, généralement armé, d'une façon qu'il n'est pas utile de décrire ni de représenter car connue en soi. De même, leur procédé de fabrication est classique, Par exemple, une première opération, effectuée notamment par centrifugation, aboutit à l'obtention d'un fut dit primaire, qui est la partie la plus centrale du tuyau terminé. Cette partie primaire a été désignée par la référence 1 sur la figure. Après moulage du fut primaire 1, l'extrémité destinée à recevoir un emboftement est coiffée d'une virole délimitant le dégagement formant emboftement. Cette virole, désignée d'une façon générale par la référence V, ne sera pas décrite pour l'instant plus en détail, car il s'agit seulement ici de situer l'invention.Une troisième opération, également connue, consiste à enrouler en hélice, sur ce fut primaire 1, un fil de précontrainte, vu#en coupe en 2, qui intéresse également la virole rapportée V. Enfin, ce fil est protégé par application d'un revêtement extérieur 3, en béton, dit secondaire. Dans l'exemple de réalisation déprit ici, la virole V présente une certaine épaisseur radiale, étant donné ses caractéristiques mécaniques propres, qui sont plus proches de celles du béton que de celles de l'acier. fl est donc nécessaire de lui ménager, dans le fut de béton primaire 1, un épaulement d'accueil 4 ayant une base circulaire 5 - à peu près transversale - suffisamment large. Par ailleurs, cet épaulement n'est pas ménagé dans l'épaisseur du fut primaire de façon à ne pas affaiblir celui-ci, lequel conserve donc à lui tout seul, à ce niveau, une épaisseur "1" du même ordre de grandeur que l'épaisseur totale "L", secondaire compris, du tuyau dans sa partie courante. En conséquence, le fut primaire 1 présente, à l'approche de l'emboitement, une conicité rendant divergente vers l'extrémité du tuyau la paroi externe 6. L'épaulement 4 intéresse une longueur axiale du fut primaire qui est de l'ordre de grandeur de l'épaisseur totale "L" du tuyau dans sa partie courante. Lté- paulement 4 est légèrement conique, d'environ 2 à 3 %2 mais convergent, en quant à lui, vers l'extrémité, de fa,con à/faciliter le démoulage. La virole V, objet principal de l'invention, constitue donc un anneau qui, ainsi qu'on l'a précisé dans le préambule de cette description, est moulé dans un mortier de résine plastique et sable dont les constituants et les proportions sont spécialement choisis pour que ledit mortier ait un module d'élasticité voisin de celui du béton, c'est-à-dire de l'ordre de 3500 à 4000 bars. Cette virole V est, par ailleurs, dessinée dans une géométrie qui est voisine de celle du reste du tuyau. La section radiale de la virole est proche d'un trapèze rectangle ayant une hauteur nettement supérieure à sa plus grande base. A titre indicatif, on donne ci-après quelques précisions sur un exemple de réalisation pratique effectué dans le cadre de l'invention. La virole V présente d'abord une section diver-gente vers l'extrémité du tuyau, l'un de ses côtés, 7, épousant ltépaulement 4, les coté opposé, 8, prolongeant l'extrémité conique 6 du fut primaire 1. Au-delà de la tranche d'extrémité 9 du fut primaire 1, le cté intérieur de la virole se prolonge selon 10 parallèlemen à l'axe du tuyau. De l'autre cOté, la paroi extérieure conique 8 se prolonge quelque peu au-delà du niveau de la tranche 9 puis se poursuit, en 11, par une paroi également cylindrique. La partie de la virole dépassant la tranche d'extrémité 9 est d'une longueur à peu près double de celle de la partie enserrant l'épaulement 4. La virole, qui est dépourvue de tout relief ainsi que cela ressort clairement de la description, peut être obtenue directement par moulage, sans reprise ultérieure pour usinage. D'autre part, comme déjà indiqué, cette virole est fixée sur l'épaule- ment 4, par collage au moyen d'un adhésif, par exemple plastique, en particulier époxyde, apte à résister aux sollicitations mécaniques et aux agressions chimiques du fluide transporté par le tuyau. 1l est à noter que l'épaulement 4 moulé directement au contact de la coquille de centrifugation a une précision de cote parfaite ne nécessitant aucune reprise. Le collage intéresse naturellement les deux parties 4 et 5 de l'épaule- ment, et les deux faces conjuguées de la virole V. Après mise en place et collage de la virole, il est procédé à l'enroulement hélicoidal, du fil de précontrainte 2, cet enroulement intéressant la totalité de la virole, et enfin on protège de façon connue ledit enroulement au moyen d'un béton secondaire 3. Dans l'exemple de réalisation représenté, le bout mâle U est lui-mêmè pourvu d'une bague 12 en mortier de résine. Cette disposition est appliquée pour la raison suivante: la surface extérieure du béton secondaire 3 est trop irrégulière pour qu'on espère l'utiliser dans de bonnes conditions pour comprimer un joint entre elle-même et l'emboitement E. n serait donc indispensable, pour cette raison d'étanchéité, d'arrêter le revêtement secondaire, et par conséquent, avec lui, l'enroulement d'acier qu'il protège, avant l'extrémité du bout uni, de façon à faire joint sur un bout uni venu de centrifugation donc avec des cotes précises et un aspect de surface relativement lisse. n va sans dire que cette absence de précontrainte sur l'extrémité du bout uni U n'est pas sans apporter d'inconvénient au point de vue mécanique.La possibilité de garnir ce nez avec le même mortier que celui constitutif de la virole permet de pallier simplement cette difficulté. n est procédé de la façon suivante : l'enroulement de précontrainte 2 est poursuivi jusqu'à l'extrême pointe du bout uni U. Le revêtement secondaire 3 de béton est déposé jusqu'à une distance du bout uni U qui est de l'ordre de grandeur de l'épaisseur totale "L" du tuyau dans sa partie courante. Une fois le béton pris, on procède à la mise en place du nez 12 en mortier de résine, par exemple de la façon suivante: une cavité est délimitée autour du bout uni, à l'aide d'un moule, par exemple en deux parties, et comportant un relief pour ménager dans le moulage une gorge 13 qui recevra le joint 14. Le mortier de résine est ensuite coulé ou injecté sous pression dans la cavité ainsi délimitée, le tuyau restant en position horizontale, ou étant mis au contraire en position verticale, le nez tourné vers le bas. Les avantages apportés par l'invention sont les suivants L'homogénéité du module élastique entre le béton constitutif du fut et le mortier constitutif de la virole permet de combiner l'avantage de fabrication lié à l'emboftement rapporté et la commodité de manutention liée à l'unité du tuyau du point de vue de sa géométrie et de son inertie mécanique. Par rapport aux emboitements rapportés en acier, l'invention apporte en outre des avantages d'incorrodabilité. L'invention présente encore par rapport aux ouvrages monoblocs en béton une précision de cote de l'intérieur de l'emboitement favorable au point de vue du joint. Sous cet angle, la variante présentant un nez de bout uni 12 lui-même moulé en résine permet d'obtenir pour le logement de la garniture une cote parfaitement rigoureuse. Cette minimisation des tolérances de fabrication apporte la possibilité d'avoir une garniture de caoutchouc (joint 14) d'une épaisseur réduite puisque la compression nécessaire à l'étanchéité est toujours pratiquement garantie, n'étant jamais tributaire d'un trop grand espacement entre emboîtement et bout uni pouvant ré sulter de trop grande s tolé rances. n demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée à i 'exemple de réalisation décrit et représenté mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1) Tuyau en béton précontraint du type à emboitement caractérisé en ce que cet emboitement est rapporté sous la forme d'une virole indépendante (V) qui est moulée à partir d'un mortier de résine plastique ayant un module d'élasticité voisin de celui du béton et en ce que cette virole est dessinée dans une géométrie voisine elle-même de celle du reste du tuyau. 2) Tuyau en béton précontraint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation de la virole sur le fut du tuyau est assure par collage. 3) Tuyau en béton précontraint selon la revendication 2, caractérisé en ce que le collage est réalisé à l'aide d'un adhésif ayant une composition voisine de celle du liant utilisé pour le mortier. 4) Tuyau en béton précontraint selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fut en béton primaire (1) est épaissi à l'approche de l'emboitement et présente, à une distance de l'extrémite qui est de l'ordre de grandeur de l'épaisseur totale (L) du tuyau dans sa partie courante, un épaulement (4) légèrement conique pour recevoir la virole, ledit épaulement ménageant une épaisseur (1) de béton primaire du même ordre de grandeur, elle-même, que l'épaisseur totale (L) du tuyau dans sa partie courante. 5) Tuyau en béton précontraint selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la longueur de la virole (V) dépassant la tranche d'extrémité (9) du fut primaire est de l'ordre de deux fois celle de la partie entourant l'épaulement (4) du fut primaire. 6) Tuyau en béton précontraint suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enroulement de précontrainte (2) intéresse l'ensemble de la virole jusqu'à sa tranche d'extrémité, à la limite de l'emboitement. 7) Tuyau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enroulement de précontrainte couvre le bout uni jusqu a son extrême pointe, le secondaire de béton 3 étant limité à une distance de ce bout uni voisine de l'épaisseur (L) totale du tuyau dans sa partie courante, et en ce que la partie d'enroulement non recouverte par ledit secondaire est pourvue d'un revêtement annulaire, constituant une bague (12), constitué du même mortier de résine que celui constitutif de la virole. 8) Tuyau précontraint selon la revendication 7, caractérisé en ce u qutil comporte un nez de bout uni sur la périphérie duquel est ménagée une gorge (13) pour servir au logement d'une garniture d'étanchéité (14) à compression radiale