Brevet FR2494397A1 — publié le 19820521

L'invention concerne un dispositif d'appui disposé entre un élément de masse importanoeet un support fixe, permettant de limiter les déplacements et les accélérations de l'élément par rapport au support, lors de mouvements provoqués par des sollicitations telles que celles provenant d'un séisme. Dans la construction d'ouvrages ou dans la mise en place de machi- nes, il est nécessaire de mettre en appui des structures ou des matériels de masses importantes sur des supports fixes tels que des fondations ou des dalles de support. On connait par exemple des dispositifs d'appui destinés à trans- mettre des efforts entre l'élément supporté et le support qui sont cons- titués par des ancrages ou des articulations. Ces dispositifs transmettent intégralement les efforts entre la structure porteuse et l'élément porté, ce qui présente des inconvénients en particulier dans le cas o des sollicitations importantes telles que celles accompagnant un séisme sont transmises à l'élément supporté. En particulier, dans le cas de la construction des réacteurs nucléaires pour des raisons de sécurité, on peut être amené à éviter l'utilisation de tels dispositifs d'appui qui peuvent mettre en danger les structures ou matériels supportés, en cas de sollicitation importante venant par exemple du sol. On a donc imaginé des dispositifs d'appui plus élaborés qui absor- bent ou limitent les efforts. On a par exemple proposé l'utilisation de patins glissants plats ou de formes courbes ou de patins associés à des butées ou des absorbeurs d'énergie. On a également proposé des dispositifs comportant des pièces d'appui ménageant des pistes de roulement et des éléments tels que des billes, assurant en association le support de la structure. On a par exemple imaginé des dispositifs associant deux disques ayant des surfaces concaves avec des billes disposées entre ces deux sur- faces concaves ou des étriers pendulaires à portée sphérique, pour le support de structures ou de machines afin de réduire les efforts transmis à l'élément porté à partir du support. Si ces dispositifs réduisent bien les efforts transmis, ils ne peuvent limiter les déplacements relatifs de l'élément porteur et de l'élé- ment porté que par utilisation de butées ou d'absorbeurs d'énergie, pour éviter une trop grande déformation de l'élément porté. D'autre part, les systèmes à billes ou à portées sphériques, s'ils ont une bonne réaction aux efforts de direction quelconque, sont inutilisables dès que la masse portée dépasse un certain seuil c'est-à- dire quand l'appui par contact sur une faible surface n'est pas possible. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'appui disposé entre un élément de masse importante et un support fixe, permettant de limiter les déplacements et les accélérations de l'élément par rapport au support, lors de mouvements provoqués par des sollicitations telles que celles provenant d'un séisme, comportant des éléments de roulement disposés entre des pièces d'appui ménageant des pistes pour les éléments de roulement inclinées par rapport au plan horizontal et assurant la transmission des efforts d'inertie verticaux de l'élément au support, ce dispositif d'appui devant permettre de réduire les efforts transmis à l'élément porté de masse importante tout en évitant des déplacements d'amplitude excessive, quelle que soit la direction et l'origine des efforts qui s'exercent entre le support et l'élément porté. Dans ce but, le dispositif d'appui suivant l'invention comporte - des éléments de roulement constitués par des rouleaux cylindriques disposés horizontalement suivant deux ensembles superposés d'au moins deux rouleaux, les rouleaux d'un ensemble ayant leurs axes perpendiculaires aux axes des rouleaux de l'autre ensemble, - et un ensemble de trois pièces d'appui totalement indépendantes les unes des autres comportant une première pièce d'appui sur laquelle repose direc- tement l'élément porté et s'appuyant sur l'ensemble de rouleaux supérieur, une seconde pièce sur laquelle repose l'ensemble de rouleaux supérieur et s'appuyant sur l'ensemble de rouleaux inférieur ainsi qu'une troisième pièce d'appui reposant sur le support fixe et supportant l'ensemble de rouleaux inférieur, la première pièce d'appui présentant une piste de roulement sur sa face inférieure, la troisième pièce, une piste de roule- ment sur sa surface supérieure, la troisième pièce d'appui comporte à la fois une piste sur sa surface supérieure et une piste sur sa surface infé- rieure. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'un dispositif d'appui suivant l'invention appliqué au support de casiers d'é- lements combustibles sur le fond de la piscine de stockage d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. La figure 1 est une vue en coupe par un plan vertical de symétrie du dispositif suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe suivant A de la figure 1. Sur la figure 1, on voit une partie d'un casier pour élément combus- tible 1 solidaire à sa partie inférieure d'une structure de support 2 comportant une pièce 3 pour l'engagement de la structure de support 2 sur l'extrémité supérieure du dispositif d'appui suivant l'invention. La partie supérieure de ce dispositif d'appui est constituée par une pièce d'appui 4 dont la partie supérieure qui s'engage dans la pièce 3 de la structure de support du casier d'éléments combustibles est réalisée sous la forme d'une broche verticale 6 comportant un épaulement 7 sur lequel vient reposer la structure 2 avec interposition de patins d'appui 8. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit que la partie inférieure de la pièce 4 de plus grande largeur que la partie supérieure présente une partie profilée 9 constituant un chemin de roulement. Ce chemin de roulement 9 est usiné sur la surface inférieure de la pièce 4. Le dispositif d'appui comporte également une seconde pièce d'appui intermédiaire 10 et une troisième d'appui 11 reposant elle-m8me sur le fond 12 de la piscine du combustible du réacteur. Entre les pièces d'appui 4 et 10, sont disposés deux rouleaux à axes horizontaux 14 et 15 alors qu'entre les pièces d'appui 10 et 11 sont égale- ment disposés deux rouleaux à axes horizontaux 17 et 18. Les axes des rouleaux 14 et 15 parallèles entre eux sont dirigés dans une première direction horizontale X alors que les axes des rouleaux 17 et 18 parallèles également sont dirigés dans une seconde direction horizontale Y perpendiculaire à la direction X. La pièce d'appui 10 présente sur sa surface supérieure une piste de roulement 20 et sur sa surface inférieure une autre piste de roulement 21. La pièce d'appui 11 comporte une piste de roulement 24 sur sa surface supérieure. Les rouleaux 14 et 15 sont en contact par l'intermédiaire des pistes 9 et 20 avec les pièces d'appui 4 et 10 respectivement. Les rouleaux 17 et 18 sont en contact avec les pièces 10 et 11 par l'intermédiaire des pistes 21 et 24 respectivement. Les pistes 9 et 20 d'une part, et 21 et 24 d'autre part, ont une forme profilée dans la direction transversale par rapport aux'rouleaux et présentent dans cette direction une succession de rampes (telles que 9a 9b et 9c sur le chemin de roulement 9) ayant des profils successivement montants et descendants. Les profils des portions de rampes de deux pistes de roulement opposées (telles que 9 et 20), disposées l'une en face de l'autre sont inversés. Les rouleaux 14, 15, 17 et 18 comportent une partie centrale cylindrique et deux parties terminales de faible longueur coniques permet- tant le centrage de ces rouleaux par rapport aux pistes de roulement qui sont également profilées dans la direction longitudinale par rapport aux rouleaux pour représenter deux parties latérales inclinées telles que 9e et 9f pour la piste de roulement 9. Par exemple le rouleau 15 comporte une partie centrale cylindrique a et deux parties d'extrémités coniques 15f et 15c qui viennent respec- tivement en appui sur les surfaces inclinées 9e et 9f de la piste de roulement 9. Les rouleaux comportent d'autre part, des axes de rotation (tels que pour le rouleau 14) qui permettent de relier les rouleaux 14 et 15 d'une part et 17 et 18 d'autre part, par l'intermédiaire d'une pièce de liaison telle que 27 traversée par le bout d'axe 26 du rouleau 15 sur lequel est vissé un écrou 28 (ou l'ensemble 26', 27', 28' à l'autre extré- mité du rouleau). Les rouleaux 14 et 15 d'une part et 17 et 18 d'autre part, sont ainsi reliés l'un à l'autre à entraxe constant à chacune de leurs extrémités. Lors de la mise en place du dispositif d'appui sur le fond de la piscine, les pièces d'appui et les rouleaux sont maintenus en contact grace à des vis 30 à tête hexagonale 31 permettant de relier les supports 4 et 11, et d'exercer une force suffisante entre les supports et les rouleaux. Lorsque le dispositif d'appui a été mis en places on supprime les liaisons entre les supports 4 et 11 en enlevant les vis 30. Les trois pièces d'appui sont alors totalement indépendantes. Lorsque l'élément porté constitué par le casier d'éléments combustibles est sollicité par un effort dans la direction X ou dans la direction Y, il se produit un déplacement de l'élément par rapport à la surface de support 12, soit par déplacement de l'ensemble constitué par l'élément porté, les supports 4 et 10 ainsi que l'ensemble de rouleaux supérieurs 14 et 15 par rapport à la pièce d'appui 11, par roulement des rouleaux 17 et 18 sur les pistes 21 et 24, soit par déplacement de l'en- semble constitué par l'élément porté et le support 4 par rapport au sup- port 10, par roulement des rouleaux 14 et 15 sur les pistes 9 et 20. Si l'élément porté subit une sollicitation dans une direction différente de X et de Y, le déplacement de cet élément par rapport à la surface de support 12 se produit à la fois par roulement des rouleaux 14 et 15 et des rouleaux 17 et 18. Dans tous les cas, la translation horizontale ne peut se produire qu'avec un déplacement vertical de la pièce supérieure donc de l'élément porté. La masse de l'élément porté s'oppose par gravité au déplacement vertical, ce qui permet avec un choix judicieux de la forme des profils de chemins de roulement de combiner selectivement l'accéléra- tion et le déplacement de l'élément par rapport au support. Dans tous les cas o les sollicitations ont pour origine le support fixe par exemple dans le cas d'un séisme provoquant des oscilla- tions importantes du sol et de la surface de support reposant sur le sol, l'action du dispositif d'appui pour diminuer les déplacements et/ou les accélérations de l'élément porté par rapport à ce support met en jeu les mêmes déplacements que ceux qui ont été décrits dans le cas d'un déplace- ment horizontal de l'élément porté par rapport au support fixe. Dans tous les cas, les efforts d'inertie dans la direction verticale suivant un axe Z perpendiculaire aux axes Z et Y sont transmises intégralement de l'élément porté à l'élément porteur ou inversement. Dans ce cas/les déplacements ni les accélérations ne sont donc atténués par le dispositif suivant l'invention. En réalité, dans le cas de casier pour assemblage pour réac- teurs nucléaires, ces casiers sont constitués d'éléments modulaires juxta- posés et chacun de ces éléments modulaires est mis en appui sur quatre dispositifs tels que celui qui vient d'être décrit. On constate que la réaction de l'ensemble du dispositif d'appui constitué par quatre dispositifs élémentaires est similaire à celle du système élémentaire lui-même. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit mais en comporte au contraire toutes les variantes. C'est ainsi qu'on peut imaginer l'utilisation d'un nombre quelcon- que de rouleaux dans chacun des ensembles supérieurs ou inférieurs du -5 dispositif d'appui. Ces différents rouleaux peuvent être disposés à entraxe fixe grace à une barre de jonction reliant leurs axes ou au contraire être disposés librement de façon individuelle ou par groupes partiels, en pro- fitant d'une forme spéciale des pistes de roulement maintenant les rouleaux dans des positions écartées. Les pistes de roulement peuvent être rapportées sur les pièces d'appui ou au contraire usinées directement dans ces pièces d'appui. Les rouleaux eux-mgirmes peuvent être réalisés sous forme monobloc ou au contraire comporter plusieurs parties enfilées sur un même axe. Il est également possible d'intercaler entre la pièce d'appui inférieure reposant sur le support fixe et ce support fixe, des moyens de soutien et de règlage mécaniquesou hydrauliquespermettant de règler l'hori- zontalité de l'ensemble de rouleaux inférieurs. Enfin, le dispositif suivant l'invention peut trouver une utili- sation en dehors du support des casiers pour assemblages combustibles dans la piscine de stockage d'un réacteur à eau sous pression. C'est ainsi qu'on peut utiliser ces dispositifs d'appui chaque fois qu'on veut éviter des déformations d'une structure supportée pouvant subir des sollicitations mécaniques ou thermiques. Dans tous les cas, le disposi- tif permet de rendre les accélérations induites et les déplacements minimum sans utilisation de dispositifs de guidage de blocage ou d'amortissement placés latéralement par rapport à la structure. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'appui disposé entre un élément de masse importante et un support fixe, permettant de limiter les déplacements et les accélérations de l'élément par rapport au support, lors de mouvements provoqués par des sollicitations telles que celles provenant d'un séisme, comportant des éléments de roulement disposés entre des pièces d'appui ménageant des pistes pour les éléments de roulement, inclinées par rapport au plan horizontal et assurant la transmission des efforts d'inertie verticaux de l'élément au support caractérisé par le fait qu'il comporte: - des éléments de roulements constitués par des rouleaux cylindriques disposés horizontalement suivant deux ensembles superposés d'au moins deux rouleaux parallèles, les rouleaux d'un ensemble ayant leurs axes perpendi- culaires aux axes des rouleaux de l'autre ensemble, - et un ensemble de trois pièces d'appui totalement indépendantes les unes des autres comportant une première pièce d'appui sur laquelle repose directement l'élément et s'appuyant sur l'ensemble de rouleaux supérieur une seconde pièce sur laquelle repose l'ensemble de rouleaux supérieur et s'appuyant sur l'ensemble de rouleaux inférieur ainsi qu'une troisième pièce d'appui reposant sur la surface fixe et supportant l'ensemble de rouleaux inférieur, la première pièce d'appui présentant une piste de rou- lement sur sa surface inférieure, la troisième pièce d'appui, une piste de roulement sur sa surface supérieure, alors que la deuxième pièce d'appui comporte à la fois une piste sur sa surface supérieure et une piste sur sa surface inférieure. 2. Dispositif d'appui suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que les rouleaux appartenant à un meme ensemble sont solidarisé: à entraxe fixe par une pièce de liaison reliée à des axes de rotation de ces rouleaux. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que chacun des rouleaux comporte dans la direc tion axiale une partie centrale de révolution et deux parties terminales de révolution évasées vers l'extérieur, et que les pistes de roulement ont un profil correspondant à la forme des rouleaux dans la direction longitu- dinale de ceux-ci. 4. Dispositif d'appui suivant l'une quelconque des revendica- tions 1, 2 et 3 caractérisé par le fait que la troisième pièce d'appui repose sur le support fixe par l'intermédiaire de moyens de réglage de la position de cette pièce d'appui pour assurer l'horizontalité de la pre- mière famille de rouleaux. 5.- Application d'un dispositif d'appui suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait qu'il est associé à d'autres dispositifs identiques pour le support d'une structure ou d'un élément de structure de poids important. 6.- Application suivant la revendication 5 caractérisé par le fait que l'élément de poids important est -n casier de stockage pour as- semblage combustible pour réacteur nucléaire disposé dans la piscine de stockage de ce réacteur.