Brevet FR2289706A1 — publié le 19760528

L'invention concerne une cuve ou un réservoir en béton armé précontraint étanche aux liquides, notsmment pour installations d'épuration. Son utilisation est particulièrement approprié aussi à l'ex magasinage de matières en vrac, par exemple de céréales en général. La technique connue pour la réalisation de cuves ou de réservoirs, aussi bien en béton armé anormal que précontrait, est Si vaste qu'il n'est pas opportun d'en parler en détail ; il suffit de faire allusion à quelques systèmes de construction et de réalisation actuellement en usage, en mettant en relief quelques inconvénients qui en découlent et que l'invention vise à éliminer. Selon une première technique de construction, les cuves ou les réservoirs sont préfabriqués d'une seule pièce jusqu'à une dimension compatible avec le problème du transport. bu-delà d'une certaine dimension, étant donné l'impossibilité pratique de les transporter, on les réalise directement sur place avec des modalités de construction entièrement connues. Une caractéristique commune à ces techniques de réalisation est leur caractère artisanal notable qui oonstitue de nos jours un inconvénient non négligeable,principalement à cause des dépenses élevées de main d'oeuvre qui en découlent, En outre, la précontrainte du béton est une opération techniquement complexe, de sorte que, si l'on doit opter pour des cuves ou réservoirs en béton armé normal, on emploie beaucoupde matière, ce qui est une dépense s'ajoutant au cotit de la main-d'oeuvre, déjà élevé en lui-même. I1 existe d'autres techniques de construction qui prévoient de réaliser les cuves ou les réservoirs en assemblant sur place des éléments en béton normal ou précontraint, avec un rayon de courbure égal à celui de la cuve cylindrique. On comprend facilement que, si un élément ayant un rayon de courbure donné aboutit gdnéralement à une cuve cylindrique ayant le même rayon de courbure, un élément plan peut donner lieu à des cuves polygonales à différents nombres de côtés selon son inclinaison relativement à l'élément contigu. Autrement dit, lorsqu'on doit réaliser des cuves de différente capacité, il est nécessaire de faire varier soit la hauteur des susdits éléments, soit le rayon de courbure, ce qui veut dire que tout élément donne lieu à une cuve d'une capacité déterminée et que, pour réaliser une cuve de capacité différente, il faut utiliser un élément de caractéristiques différentes. On comprend donc clai rement la limite de cette réalisation, en pensant simplement à l'énorme dépense de coffrages ou de moules pour l'exécution des divers types d'éléments destinés à la réalisation des types variés de récipients exigés par le marché. Le but principal de l'invention est d'éviter les inconvénients précédemment mentionnés, en prévoyant une plaque plane en béton arm,généralement précontraint,qui, associée à des plaques qui lui sont semblables, donne lieu à des cuves essentiellement polygonales de capacité variée. Un autre but est de faire en sorte que la susdite plaque plane soit réalisable à l'échelle industrielle et soit donc économiquement avantageuse. Enfin, un autre but est que la cuve réalisée par l'assemblage des plaques susdites ait un fonctionnement sur et fiable. L'invention parvient à tous ces résultats. En conséquence, elle propose une cuve en béton armé généralement précontraint, étanché aux liquides, notamment pour installations d' épuration, comprenant plusieurs plaques planes pouvant être associées entre elles, et présentant essentiellement une âme centrale et un élément en marteau à chacune des deux extrémités, cuve caractérisée par le fait qu'entre deux éléments en marteau appartenant à deux plaques planes consécutives que l'on juxtapose lors de l'assemblage,est interposé un élément de liaison, de sorte que ces deux plaques planes consécutives,s'associent en formant un angle qui dépend des dimensions et de la forme de l'élément de liaison, les plaques planes contenant intérieurement des éléments à gaine qui se développent dans la direction du périmètre de la cuve et qui sont conçus pour loger essentiellement des câbles qui, sortant par des ouvertures qui débouchent sur des butées ou selles définissant une surface pratiquement cylindrique (butées ou selles qui sont formes sur les éléments en marteau), et étant mis sous tension et bloqués au moyen de serrecible d'ancrage qui s'appliquent aux butées ou selles, réalisent d'une part l'assemblage des plaques planes en constituant ainsi une cuve pratiquement polygonale, d'autre part,la précontrainte du béton en direction horizontale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparat- tront mieux dans la description d'un mode d'exécution préférentiel, mais non limitatif d'une cuve selon l'invention, représenté à titre indicatif par les dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est un plan d'une cuve polygonale à dix c8tés La figure 2 montre un détail de l'assemblage entre deux plaques planes consécutives ;; La figure 3 est un détail de l'assemblage entre deux plaques planes consécutives sous un autre angle La figure 4 est une perspective du détail de la figure 2 La figure 5 est un détail de l'assemblage è angle droit entre deux plaques planes consécutives La figure 6 est un détail de l'assemblage entre deux plaques planes consécutives selon un mode d'exécution possible La figure 7 est un détail de 1'assemblage entre deux plaques planes consécutives selon un troisième iode d'exécution possible. Les figures 8 et 9 montrent enfin un détail de l'assemblage entre deux plaques planes consécutives faisant entre elles des angles différents, selon un quatrième mode d'exécution possible. Comme le montrent les dessins, la plaque plane 1 en béton armé généralement précontraint est constituée essentiellement par une centrale 2,d'épaisseur constante,et par des éléments en Marteau 3 formés sur les extrémités de la plaque, extrémités que l'on juxtapose, lors de l'assemblage, aux extrémités des plaques planes adjacentes. Â l'intérieur de la plaque plane 1,sont placés des éléments en gaine 4, convenablement espacés le long de la hauteur de la plaque. Ces gaines logent intérieurement des torons ou des tresses 5, qui, comme on l'expliquera mieux ci-après, eifectuent à la fois l'asseu- blage entre plaques planes consécutives et la précontrainte du béton. Sur les éléments en marteau 3 sont placées, à la même hauteur que les gaines 4, des ouvertures 6 qui permettent le passage des torons ou tresses 5. Ces ouvertures, du côté extérieur de la plaque plane 1, débouchent sur une surface pratiquement cylindrique 7 que l'on appellera conventionnellement sellez la selle 7 se développe à l'intérieur d'un évidement 8 prévu sur l'élément en marteau 3. On a indiqué par 9 des serre-ctbles servant à l'ancrage des torons ou tresses 5 et qui ont pour surface d'appui la selle 7. Du côté intérieur de chaque élément en marteau 3 est pratiqué un évidement 10 qui se développe sur toute la hauteur de l'élément en marteau 3. Cet évidement 10 reçoit partiellement un élément de liaison il en béton armé, réalisant ainsi un angle fixé entre deux plaques planes consécutives. Si l'on désire établir entre deux plaques successives un angle différent du préeédent, il suffit de disposer un élément de liaison différent entre les évidements 10 et 10a prévus respectivement à l'intérieur des éléments en marteau 3 et E des plaques planes consécutives 1 et la. Les précisions structurales ci-dessus sont suffisantes au technicien en la matière pour comprendre des avantages inventifs indubitables qui découlent d'une réalisation de ce genre. On pourra en tout tout cas mieux mettre en évidence ces avantages en décrivant le procédé particulier de fabrication des plaques susdites et en mettant en relief les modalités d'assemblage entre celles-ci. Le but recherché,en ce qui concerne la réalisation de ces plaques planeétait de pouvoir obtenir des plaques planes par un procédé hautement industriel, propre à réduire au minimum les dépenses de main-d'oeuvre. En outre, on a cherché à réaliser un type de plaque plane qui permette, en modifiant simplement l'élément de liaison interposé entre deux plaques adjacentes, de réaliser des cuves des capacités les plus diverses. I1 est indubitable en effet que le fait de prévoir un seul type de plaque plane pour la réalisation de cuves de capacité très différentes permet une fabrication en grande série et le stockage d'un produit unique, de sorte que l'on peut faire face en temps voulu aux exigences les plus diverses du marché. la fabrication de ces plaques planes s'effectue sur des pistes appropriées. Le long du développement de chaque piste, on dispose un coffrage qui est la copie négative exacte de la plaque plane. En outre, le coffrage est constitué par deux types différents d'élémente. le premier type d'éléments est constitué par la surface pure et simple de la plaque plane. Le deuxième type d'éléments est constitué par des éléments appropriés en botte, reproduisant les selles et les ouvertures. Ensuite, le long du développement de la piste, on interpose différentes cloisons à une distance égale à la hauteur de la plaque plane et en outre on dispose les éléments en boite susdits là où l'on désire obtenir les selles et les ouvertures pour le passage des torons ou tresses 5 servant à réaliser la précontrainte lors de l'assemblage des plaques planes.En outre, d'une extrémité à l'autre de la piste, on tend éventuellement des torons ou fils pour effectuer la précontrainte par adhérence du béton dans la direction verticale de la cuve constituée par les plaques planes. I1 est don évident que la coulée peut se faire soit sur des coffrages placés verticalement, munis d'éléments vibrateurs servant à tasser le béton, soit sur des moules horizontaux et,qu'en pareil cas,le lissage ou l'achèvement de la surface intérieure ou intrados des plaques s' effectue grâce à des appareils de vibration extérieurs. La mise en oeuvré de la. cuve selon l'invention s'effectue de la façon suivante. Connaissant la capacité de la cuve, on établit de combien de plaques planes elle doit être composée pour remplir les caractéristiques requises. Si la capacité de la cuve se situe vers les limites inférieures de la gamme de variation de la capacité, on otera purement et simplement pour une cuve de forme carrée dans le plan, doncootpeaé de plaques planes qui font entre elles un angle intérieur droit. Pour des capacités supérieures, on choisira une cuve ayant dans le plan une forme pentagonale, hexagonale, heptagonale, octogonale et ainsi de suite selon la capacité fixée, on choisira donc une cuve formée respectivement de cinq , six, sept, huit côtés et ainsi de suite. Il est évident qutil n'y a pas de limite supérieure théorique au nombre de côtés étant donné que, toujours théoriquement, pour des capacités énormes on pourrait adopter une cuve présentant dans le plan la forme d'un polygone régulier à très grand nombre de côté.Pour des raisons purement pratique, les polygones constituant le plan de la cuve seront en nombre raisonnable, étant donné que pour chaque polygone, il faudra adopter un élément de liaison différent il, puisque celui-ci caractérise l'angle dièdre intérieur formé par deux plaques planes adjacentes, angle qui dépend du nombre de cotés du polygone et qui est lié à celui-ci par la relation n = 2 (1800), n étant le nombre de cotés du polygone. I1 est donc évident que la variable sur laquelle on peut agir pour faire varier la capacité de la cuve dtépuration n'est pas seulement le nombre de côtés du plan de la cuve, mais aussi la hauteur de la plaque plane ; toutefois, alors que l'on agit sur la première variable au moment de la mise en oeuvre, en choisissant l'élément de liaison Il approprié, on doit agir sur la deuxième variante au moment de la réalisation des plaques planes, bien que ce soit très simple puisqu'il suffit simplement de déplacer les cloisons le long de la piste où l'on effectue la coulée, de manière à obtenir la hauteur désirée pour les plaques planes. Lorsqu'on a établi par exemple que,pour satisfaire à une capacité donnée il faut une cuve à plan décagonal comme le montre la figure 1, on choisit un élément de liaison il ayant les dimensions voulues pour former entre deux plaques consécutives un angle de 144% valeur que l'on obtient simplement en substituant n = 10 dans la relation donnée plus haut. On dispose ensuite côte à côte les dix plaques 1 de manière à former un décagome régulier et, entre deux plaques consécutives, on interpose l'élément de liaison 11. On passe ensuite les torons 5 dans les gaines 4 et, après les avoir fait sortir par les ouvertures 6, on les met sous tensions puis on les bloque selon les techniques usuelles actuelles en utilisant les serre-câblesd'ancrage 9 qui s'appuient sur les selles respectives 7. Dans la cavité 12, on effectue une coulée complémentaire qui a pour rôle de réaliser l'étanchéfté parfaite de la cuve. On effectue encore une autre coulée dans les évidements 8 qui logent les selles 7 et les serre-cSblesd'ancrage 9. la mise sous tension des câbles 5 a pour double rôle d'associer entre elles les plaques planes 1, et de réaliser la précontrainte du béton en direction horizontale. Entant donné la conformation de l'élément, on a des pertes minimes par frottement dans l'établissement d'états de contrainte. Ensuite, on précontraint éventuellement le béton en direction verticale au moyen de tresses ou torons adhérents. On voit ainsi clairement que l'on aurait pu réaliser tout aussi facilement une cuve à nombre de côtés différents, en choisissant simplement un élisent de liaison il réalisant entre deux plaques consécutives l'angle désiré ; les serre-câblesd'ancra- ge 9 se seraient automatiçuemert disposés dans une position différente sur les selles 7, de manière à effectuer la tension désirée.En pratique, comme l'illustrent suffisamment les dessins, l'angle intérieur entre deux plaques planes adjacentes peut varier entre 90 et 1900. En choisissant l'angle de 900 on réalise une cuve carrée dans le plan, composée de quatre plaques. Pour des angles compris entre 90 et 1800, on réalise une cuve polygonale à plus de quatre côtés. Enfin, comme le montre clairement la figure 3, on peut aussi assembler les plaques en formant un angle de 1800. Cette solution est particulièrement utile dans le cas où l'on désire augmenter la longueur du côté du polygone (et donc la capacité de la cuve) sans augmenter excessivement le nombre de côtés : en pareil cas, on devra utiliser deux types différents d'éléments de liaison. Dans le cas où l'on associe les plaques planes en faisant un angle de 900, comme l'illustre la figure 5, l'élément de liaison prend la forme particulière de l'élément lla représenté par la figure 5. On peut aussi utiliser, en remplacement de l'élément lia de la figure 5, une bande de matière isolante en effectuant une coulée de béton dans les évidements 10. L'invention est évidemment susceptible de nombreuses modifications et variantes rentrant dans le même esprit. Ainsi, en remplacement de ltélément de liaison 11, on peut prévoir ltélément cunéiforme 13 toujours en béton, comme le montre clairement la figure 6 t en faisant varier l'angle du coin, on arrive à faire varier l'angle entre deux plaques adjacentes et donc le nombre de côtés du polygone qui constitue le plan de la cuve. Si l'on choisit ce mode d'exécution, on devra faire une coulée complémentaire dans les évidements latéraux 10. il est évident que l'on pourra ensuite modifier la position des évidements tO sans sortir du cadre de l'invention, au cas où il se produirait dee concentrations dangereuses d'efforts. Selon un autre mode d'exécution, comme le montre la figure 7, on effectue l'assemblage entre les éléments ou plaques planes 14a et 14b en interposant entre eux, comme élément de liaison, un pieu cylindrique 15 en béton. Les surfaces intérieures des éléments en marteau ont une allure cylindrique pour loger partiellement le pieu cylindrique 15. Dans les évidements latéraux 16a et 16b, on effectue ensuite une coulée complémentaire de béton. Ce qui apparat immédiatement très intéres- sant, c'est que, selon ce mode d'exécution, l'élément de liaison reste inchangé lorsqu'on change l'angle entre deux éléments consé cutifs 14a et t4b. Eventuellement, le pieu cylindrique 15 c'est-à- dire ltélément de liaison peut être sous forme tronconique selon l'angle entre deux éléments de liaison.Mais cela s'effectue toujours avec le mesas coffrage avec interposition de cloisons appropriées, ce qui donne une fabrication présentant des caractéristiques notables 'industrialisation. Il est évident, naturellement, que ltélément de liaison il aussi bien que l'élément lia, l'élément 13 et l'élément 15 sont munis indifféremment soit de trous soit d'ouvertures, invisbles sur les dessins, permettant la mise en place des torons 5 à mettre sous tension. On comprend enfin qu'il n'est pas indispensable de pr4fabriquer les éléments de liaison 11 et 13, étant donné que l'on peut éventuellement effectuer directement une coulée sur place, après avoir fait passer les torons 5. la mise sous tension des torons sera ensuite effectuée après la prise de la coulée. Pour des cuves ou réservoirs de capacité modeste, on peut aussi éviter la précontrainte du béton de sorte qu'on n'a pas besoin des torons 5. Comme le montrent les figures 8 et 9, juxtapose simplement les éléments à assembler 1 et la de façon que les éléments respectifs à ouvertures 17a et 17b soient partiellement superposés, après quoi on insère dans la partie commune un petit cylindre métallique 18. Ensuite, on effectue la coulée de béton, en prévoyant éventuellement une tablette de fermeture 19 que l'on enlèvera une fois le béton durci. L'invention ainsi conçue atteint les buts proposés. En effet, en fabriquant un seul type de plaque plane à une échelle hautement industrielle, en béton armé, qui n'est pas nécessairement précontraint, il est possible de réaliser des cuves de capacité et de dimension pratiquement quelconques. Bien entendu l'invention ne se limite pas aux matériaux précédemment mentionnés. Toutefois on notera que les meilleurs résultats ont été obtenus en utilisant le béton et l'acier. BXVBRDICBIIOBS j .- Cuve en béton armé généralement précontraint, étanche aux liquides, notamment pour installation d'épuration, comprenant plusieurs plaques planes pouvant être associées entre elles et présentant essentiellement une âme centrale et un élément en marteau à chacune des deux extrémités, cuve caractérisée par le fait qu'entre deux éléments en marteau appartenant à deux plaques planes consécutives que lton juxtapose lors de l'assemblage,est interposé un élément de liaison, de sorte que ces deux plaques planes consécutives s'associent en formant un angle qui dépend des dimensions et dela forme de l'élément de liaison, les plaques planes contenant intérieurement des éléments à gaine qui se développent dans la direction du périmètre de la cuve et qui sont conçus pour loger essentiellement des câbles qui, sortant par des ouvertures qui débouchent sur des butées ou selles définissant une surface pratiquement cylindrique (butées ou selles qui sont formées sur les éléments en marteau), et étant mis sons tension et bloqués au moyen de serre câblesd'ancrage qui s'appliquent aux butées ou selles, réalisent d'une part l'assemblage des plaques planes en constituant ainsi une cuve pratiquement polygonale, d'autre part la précontrainte du béton en direction horizontale. 2.- Cuve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, l'élément de liaison est préfabriqué en béton armé et se développe sur toute la hauteur des plaques planes, l'élément de liaison s' engageant dans des évidements prévus à la partie intérieure des éléments en marteau. 3.- Cuve selon l'une des revendications 1 et 2, caractériséeen ce que l'élément de liaison préfabriqué en béton armé est pratiquement cunéiforme et se développe sur toute la hauteur des plaques planes, en ce que l'élément de liaison s'adapte aux surfaces intérieures des éléments en marteau, et en ce que les évidements de la surface intérieure des éléments en marteau sont remplis par une coulée complémentaire de béton 4.- Cuve selon l'une des revendications t à 3, caractériséeen ce que l'élément de liaison préfabriqué en béton armé, est de forme pratiquement cylindrique et se développe sur toute la hauteur des plaques planes, 11 élément de liaison entrant en contact avec la surface intérieure des éléments en marteau, les évidements de ces surfaces intérieures étant remplis par une coulée complémentaire de béton. 5.- Cuve selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les éléments de liaison sont munis de trous ou d'ouvertures logeant les câbles propres à réaliser à la fois, l'assemblage entre les plaques et la précontrainte du béton par post-tension.