Brevet FR2528528A2 — publié le 19831216

FR 2528528 A2 19831216 FR 8210266 A 19820611 La présente invention concerne des perfectionnements apportés au procédé d'obtention de conduits de grande section faisant l'objet de la demande de brevet FR 81.21.510, ainsi qu'aux éléments de conduit et aux conduits réalisés suivant ce procédé. Danslademandede brevet principal on décrit un procédé d'obtention de conduits de grande section par assemblage sur place d'éléments longitudinaux préparés à l'avance, correspondant chacun à une partie seulement de la section transversale de la paroi du conduit et ayant de préférence des courbures transversales d'ensemble différentes pour donner au conduit une section courbe, avantageusement une section de forme aplatie à la base. Il faut rappeler en effet que, si la forme circulaire des conduits est la mieux adaptée au cas des fortes pressions internes et si elle est la plus facile à obtenir lorsqu'on réalise des tronçons monoblocs correspondant à toute la section du conduit, elle présente en revanche des inconvénients dans les autres domaines d'utilisation. En effet un conduit circulaire crée, dans le sol qui supporte son poids, des contraintes qui présentent un maximum accusé dans sa région médiane. Il en résulte que, si le sol est meuble, des différences importantes de tassement peuvent se produire après la pose. En outre la forme circulaire se prête mal à une bonne exploitation de l'espace disponible, lorsque celui-ci est encombré comme c'est souvent le cas en milieu urbain. On se rend compte par conséquent que, si la section de forme circulaire intervient de façon prépondérante, pour des raisons de rentabilité de fabrication et de montage, pour des conduits de sections moyennes et faibles, le problème se pose différemment pour des conduits de sections importantes, en particulier supérieures à 5 m2. Dans la demande de brevet principal, on décrit des moyens permettant, en réalisant chaque tronçon de conduit par assemblage d'éléments longitudinaux, d'améliorer les conditions de fabrication, de transport et de mise en place de ces conduits de grandes sections. Cependant il est possible d'améliorer encore l'ensemble de ces conditions en prenant en considération tous les paramètres ayant une influence sur le conduit jusqu'à sa réalisation finale pour définir le profil optimal du contour de section du conduit, la division optimale de ce contour en éléments longitudinaux et la variation d'épaisseur dans chaque élément longitudinal en vue de réduire les coûts au minimum. Selon un premier aspect de l'invention, le procédé a pour particularité qu'on détermine par le calcul le profil op timal de section du conduit, en fonction de paramètres connus concernant le site d'installation, les conditions d'utilisation du conduit et ses caractéristiques intrinsèques, - on divise ledit profil optimal de section en tron çons adjacents correspondant chacun à un élément longitudinal de conduit et procurant ensemble une surface intérieure sensiblement continue, - on donne à la section transversale d'au moins certains desdits éléments une épaisseur variable pour 11 adapter aux contraintes exercées sur l'élément considéré. Comme cela a été précisé dans la demande de brevet principal, les éléments de conduit peuvent être fabriqués en métaux tels que la fonte ductile, l'acier, les alliages d'aluminium, etc.., ou bien en autres matières tomme le béton armé, des matières plastiques ou des résines renforcées par des fibres, etc.... Dans ces différents domaines de réalisation, il est prévu, conformément au procédé selon l'invention, des moyens permettant d'améliorer les conditions et le cout de fabrication et d'assemblage desdits éléments. Ainsi, selon d'autres particularités facultatives du procédé conforme à l'invention - dans le cas où les éléments de conduit sont réalisés par moulage monobloc ou bien par profilage continu de section, notamment par filage, de matières telles que la fonte ductile, l'acier, le béton armé, des résines, etc..., on utiliseun moule ou outillage dont la section transversale est profilée de manière à reproduire sur la surface intérieure de l'élément de conduit les tronçons précités de profil optimal et également la variation transversale d'épaisseur;; - pour réaliser la jonction longitudinale et éventuellement la jonction transversale des éléments de conduit, on forme des parties en creux ou en saillie placées dans les zones des bords correspondants et pouvant coopérer par conjugaison de formes et/ou de forces pour la création des joints longitudinaux et transversaux nécessaires; - pour la création de joints longitudinaux, on forme une nervure sur chacun des bords de deux éléments à joindre et on répartit le long des deux nervures ainsi formées des moyens de blocage; - les moyens de blocage sont des étriers, - les étriers sont fixés à l'aide de coins emmanchés entre la surface intérieure de l'étrier et le flanc de la nervure correspondante;; - des garnitures d'étanchéité, d'une section profilée en correspondance aux bords des joints longitudinaux et transversaux, sont interposées entre lesdits bords et leur serrage étanche est assuré à l'aide desdits étriers ou bien à l'aide de colliers, cerclages ou autres moyens; - dans les cas où les éléments sont formés de matières soudables ou scellables, les joints longitudinaux et transversaux sont réalisés par apport de la matière soudable ou scellable correspondante. L'invention concerne également d'une part les éléments de conduit réalisés par mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus et d'autre part les conduits ainsi obtenus. Le conduit est constitué d'éléments constitués tous du même matériau. Le conduit a une structure mixte et se compose en partie d'éléments formés d'un premier matériau et en partie d'éléments formés d'un second matériau. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 est une vue en perspective schématique d'un conduit dont les différents tronçons sont formés d'éléments longitudinaux dont les joints longitudinaux et transversaux d'assemblage sont mis en évidence. Fig. 2 représente un exemple d'éléments de conduit présentant une réduction graduelle d'épaisseur radiale vers le centre. Fig. 3 représente un exemple d'éléments de conduit présentant une augmentation graduelle d'épaisseur transversale de la gauche vers la droite. Fig. 4 est une coupe transversale d'un joint longitudinal montrant un mode d'assemblage à nervures et étriers; Fig. 5 représente un exemple de profil à embolte- ment du bord correspondant de deux éléments de conduit pour former un joint longitudinal ou transversal. Fig. 6 représente un autre exemple de profilage des bords d'éléments pour former un joint longitudinal ou transversal. Fig. 7 représente encore un autre exemple de profilage des bords d'éléments pour former un joint longitudinal ou transversal. Fig. 8 représente un exemple de réalisation d'un joint transversal à emboltement dont l'étanchéité est assurée par un joint annulaire de profil spécial qui est comprimé à l'aide d'un cerclage approprie. Fig. 9 est une coupe transversale du conduit de la figure 8, montrant le cerclage du joint d'étanchéité. Fig. 10 montre l'établissement d'un joint dans le cas d'éléments en béton armé. Sur la figure 1, on a représenté en vue en perspective schématique un conduit obtenu par mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Ce conduit comprend des éléments longitudinaux tels que Al, 81, Cl, etc... pour le premier tron çon, A'1, I3'l, C'1, ect.. pour le second tronçon, et ainsi de suite ; ces éléments sont reliés entre eux par des joints longitudinaux, SL1, SL2, #L3, #L4, etc.... et par des joints transversaux UT1, ST2, #ï3, UT4, etc.... Le procédé selon l'invention consiste dans une première étape à déterminer de manière connue par le calcul le profil optimal de section du conduit en fonction des paramètres connus concernant le site d'installation, les caractéristiques intrinsèques du conduit proprement dit et ses conditions d'utilisation. Dans le calcul on fait intervenir les efforts sollicitant le conduit, notamment - le poids propre du conduit, - le poids du fluide passant dans le conduit, - la pression à établir dans le conduit, - la pression hydrostatique d'une nappe d'eau dans laquelle peut se trouver éventuellement noyé le conduit, - la charge des remblais où le conduit est enfoui, - des surcharges fixes existant éventuellement sur les remblais, - des surcharges mobiles sollicitant éventuellement les remblais, - des variations de température et d'hygrométrie, - des réactions d'appuis, etc. Comme indiqué dans le préambule, il est intéressant d'arriver à un profil dont la partie inférieure est assez aplatie et dont la partie supérieure correspond à une courbe appelée linéaire de Bernoulli, ou également chai#nette. La seconde étape consiste à diviser le profil optimal de section ainsi obtenu en tronçons adjacents correspondant chacun à un élément longitudinal, tel que Ai, B1, etc.., et procurant ensemble une surface intérieure sensiblement continue, désignée par S sur la figure 1. La troisième étape consiste à donner à la section transversale d'au moins certains desdits éléments une épaisseur variable pour l'adapter aux contraintes exercées aux différents points de la section de l'élément considéré. Ainsi on a mis en évidence sur les figures 2 et 3 des coupes transversales d'éléments de conduit montrant comment peut varier l'épaisseur de matière. Cette caractéristique est extrêmement importante, aussi bien pour la fabrication que pour le transport et l'assemblage de l'élément puisque la quantité de matière, et par conséquent le poids et le prix de revient sont définis, de la manière la plus exacte possible, en fonction des paramètres régissant la réalisation du conduit final.Si on considère l'application de l'invention à la construction d'oléoducs, d'aqueducs, etc..., de longueurs importantes, on se rend compte aisément de l'influence d'un gain de poids sur la rentabilité finale d'exécution de l'ouvrage. Les éléments de conduit conformes à la présente invention peuvent être constitués de différents matériaux et être fabriqués, en correspondance, par différents procédés. Ainsi il est possible d'envisager la fabrication des éléments tels que Al, 81, Cl, etc... en un métal tel que de la fonte ductile, de la fonte à graphite sphéroldal, de l'acier, des alliages d'aluminium, etc... Pour de tels matériaux, il est possible de mettre en pratique différents procédés comme par exemple la coulée pièce par pièce, la coulée continue, le filage, le forgeage, etc.. Tous ces procédés permettent de réaliser d'une façon homogène des parties en creux ou en saillie devant servir ultérieurement, lors de l'assemblage des éléments, à l'établissement de joints longitudinaux et transversaux, comme cela sera précisé dans la suite. Il est également possible de réaliser des éléments de conduit en d'autres matériaux que des métaux, notamment en béton armé, en matières plastiques ou des résines renforcées par des fibres, etc... Dans de telles conditions, les éléments sont réalisés par moulage à l'aide de moules ou de coffrages, qui permettent également d'obtenir les parties en saillie et en creux précitées. Tous les procédés de mise en oeuvre des matériaux définis ci-dessus pour la réalisation des éléments de conduit selon l'invention font intervenir des outillages, des moules, des coffrages, etc... qui doivent tenir compte des caractéristiques du procédé d'obtention de conduits selon l'invention dans les conditions suivantes. - la surface intérieure de l'élément de conduit fabriqué doit correspondre au profil optimal de section du conduit, détermine par le calcul en fonction des paramètres connus concernant le type d'installation, les conditions d'utilisation du conduit et ses caractéristiques intrinsèques. Par l'expression" profil optimal", on entend, dans le cas d'une conduite où les conditions extérieures varient peu, un profil moyen applicable à cette conduite sur une certaine longueur, - chaque élément doit présenter les dimensions hors-tout permettant son assemblage avec les autres éléments du conduit et les différentes épaisseurs des éléments doivent être calculées pour leur permettre de résister aux contraintes auxquelles ils sont soumis. On va maintenant décrire comment s'effectue l'assemblage des différents éléments pour former un conduit, en se référant aux figures 4 à 8 qui donnent quelques exemples de réalisation de joints longitudinaux et de joints transversaux. Ainsi on a représenté en coupe transversale sur la de c un joint longitudinal établi entre les de conduit figure 4 un joint longitudinal établi entre les deux eiements, Al et B1. Dans ce cas il est prévu, de part et d'autre des joints définis par les deux surfaces 1, 2 des éléments Al, 81, des nervures longitudinales extérieures respectives 3,4 qui s'étendent sur toute la longueur des éléments de conduit correspondants. Ces nervures peuvent être formées lors de la coulée, du filage ou du moulage des éléments correspondants ou bien elles peuvent être également rapportées par soudage, dans ce cas elles peuvent être discontinues. Ces deux nervures permettent, comme le montre la figure 4, la fixation simple et efficace d'un étrier de blocage 5 à l'aide de coins 6, 7 qui sont emmanchés en position entre l'étrier et la nervure correspondante en opérant par exemple par martelage ou par tout autre processus semblable. Pour absorber les réactions s'exerçant dans une direction perpendiculaire au profil de section du conduit, il est approprié de donner aux surfaces de délimitation latérale des éléments de conduit Al, B1, etc..., des formes leur permettant d'absorber les contraintes de la meilleure façon possible, compte tenu de tous les paramètres ayant trait aux conditions de fabrication et d'utilisation du conduit, et également de la matière dont il est constitué. Ainsi, à titre d'exemples non limitatifs, on a donné sur les figures 4, 5 et 6 quelques modèles de profils desdites surfaces latérales de délimitation des éléments de conduit. Sur la figure 4, les surfaces de délimitation 1 et 2 sont inclinées par rapport au plan perpendiculaire au profil de la section du conduit.Un tel profilage des surfaces du joint convient par exemple lorsque les charges statiques s'exerçant sur le conduit sont prédominantes. Sur la figure 5, les deux surfaces de délimitation latérales des éléments de conduit Al, B1 qui sont désignées par 9 et 10, ont des formes arrondies correspondantes de manière à absorber des réactions s'exerçant dans les deux sens dans ledit plan perpendiculaire au profil de section. Sur la figure 6, on a représenté des surfaces de délimentation 12 et 13 qui forment des gradins permettant de réaliser un emboltement. Sur les figures 7, on a représenté des profils 33 et 34 définissant une alvéole 35 qui peut être remplie par une matière d'étanchéité par exemple d'une résine coulée. Il est à noter que toutes ces formes des surfaces latérales de délimitation des éléments de conduit peuvent être parfaitement réalisées par l'un quelconque des procédés de fabrication précités. Pour établir une bonne étanchéité, il est prévu dans chaque cas, entre les surfaces correspondantes des joints longitudinaux précités, des enduits, mactics, garnitures ou autres agents d'établissement d'étanchéité, notamment en caoutchouc, naturel ou synthétique, comme indiqué respectivement en 8 sur la figure 4, en 11 sur la figure 5 et en 14 sur la figure 6. Il est à noter à cet égard que ces joints assurent une étanchéité à la pression. Des essais ont été réalisés en opérant sous une pression qutonefait monter jusqu a 10 bars. Sur la figure 10, on a représenté un joint longitudinal qui est établi entre deux éléments de conduit Al,Bl réalisés en béton armé. On a désigné par 20 et 21 les armatures respectives des éléments Ai, 81. Pour réaliser la jonction, on laisse dépasser les armatures 20, 21 lors du moulage des éléments et, une fois que ces derniers ont été mis en place dans les positions prévues sur le lieu d'installation du conduit, on relie entre elles les parties extremes dépassantes des armatures respectives, comme indiqué en 22, puis, en utilisant des éléments de coffrage appropriés tels que 26, on coule un mortier de scellement en 23 dans l'intervalle existant afin de réaliser le joint longitudinal envisagé. Sur la figure 10, on a mis en évidence en 24 et 25 des profils anguleux et en creux des bords de raccordement des éléments Ai, 81. Ces profils sont destinés d'une part à faciliter l'accrochage du mortier de scellement 23 et d'autre part à parfaire l'étanchéité du joint en créant des discontinuités servant à supprimer des trajets de fuite localisés. On a désigné par 27 et 28 des organes de maintien du coffrage 26 qui est fixé en position à l'aide des écrous 29, 30. Sur la figure 8, on a représenté un exemple de réalisation d'un joint transversal entre deux tronçons de conduit constitués respectivement par des éléments tels que Aï,. et des éléments tels que A'l... etc.. On a désigné par 15 et 16 les surfaces de délimitation du joint transversal. Dans l'exemple considéré, il est prévu un joint périphérique désigné dans son ensemble par 17 et comportant d'une part une moulure radiale qui vient s'emboiter dans l'intervalle existant entre les surfaces 15, 16 et d'autre part un anneau périphérique dont les surfaces intérieures viennent s'appliquer contre les surfaces extérieures des éléments de conduit respectifs, ledit anneau comportant sur sa surface périphérique extérieure des parties en relief 19, destinées à être aplaties par compression àl'aide d'un cerclage ou collier 18A, 188, comme le montre la figure 9 qui est une coupe transversale du conduit de la figure 8.Dans l'exemple considéré, donné à titre non limitatif, les parties en relief 19 peuvent avoir un profil en queue d'aronde et comporter des cloisonnements dans leurs encoches afin de créer un joint du type en labyrinthe. Le cerclage d'aplatissement est réalisé en deux parties 18A, 188 reliées entre elles par des tendeurs 31, 32 qui sont actionnés pour le serrage définitif. Il est à noter que, bien que tous les exemples de réalisation de joints entre éléments de conduit ne fassent pas intervenir de boulonnage, un tel processus n'est absolument pas exclu et qu'il est possible de former ou de fixer sur les éléments des parties analogues à des rebords et des brides qui seraient ensuite assemblées à l'aide de boulons ou organes semblables. Dans certaines applications, il est possible, dans le cadre de l'invention, d'adopter pour le conduit une structure mixte, c'est-à-dire d'utiliser d'une part des éléments formés d'un premier matériau, par exemple du béton armé, dans une première partie du conduit, par exemple dans la partie basse comprise entre les joints longitudinaux 3L1 et 3L4 sur la figure 1, et d'autre part des éléments formés d'un second matériau, par exemple un métal ou une matière plastique armée de fibres, dans la partie restante du conduit. Une telle structure mixte peut être recommandée dans un ouvrage d'adduction d'eau en tranchée ouverte, c'est-à-dire sans charges élevées sur le haut du conduit, en une région éloignée où il est rentable de fabriquer la partie basse en béton armé moulé et la partie haute en éléments minces, préfabriqués en usine et transportés sur chantier. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisations, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. En particulier, il est possible de prévoir que la conduite, après assemblage des éléments est soumise à une précontrainte avant sa mise en service. Pour cela, on peut prévoir par exemple que, des cables de précontrainte dans le sens longitudinal sont disposés dans des passages prévus à l'avance dans l'épaisseur des éléments, et en correspondance d'un élément à l'autre. On peut également prévoir une précontrainte dans le sens transversal, par exemple par frittage de la conduite après assemblage des éléments. Il est possible également de procéder à une post-contrainte. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention de conduits de grande section par assemblage sur place d'éléments longitudinaux pré- parés à l'avance, correspondant chacun à une partie seulement de la section transversale de la paroi du conduit, de préférence, caractérisé en ce que - on détermine par le calcul le profil optimal (5) de section du conduit, en fonction de paramètres connus concernant le site d'installation, les conditions d'utilisation du conduit et ses caractéristiques intrinsèques - on divise ledit profil optimal de section en tron çons adjacents (Al, 81, C1..A'1, 8'1, C'1) correspondant chacun à un élément longitudinal de conduit et procurant ensemble une surface intérieure sensiblement continue; et - on donne à la section transversale d'au moins certains desdits éléments une épaisseur variable pour l'adapter aux contraintes exercées sur l'élément considéré. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas ou les éléments de conduit sont réalisés par moulage monobloc ou bien par profilage continu de section, notamment par filage, de matières telles que la fonte ductile, l'acier, le béton armé, etc.., on utilise un moule ou outillage dont la section transversale est profilée de manière à reproduire sur la surface intérieure de l'élément de conduit les tron çons précités de profil optimal et également la variation transversale d'épaisseur. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que pour réaliser la jonction longitudinale et la jonction transversale des éléments de conduit, on forme des parties (1,2,3,4) en creux ou en saillie placées dans les zones des bords correspondants et pouvant coopérer par conjugaison de formes et/ou de forces pour la création des joints longitudinaux et transversaux nécessaires. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour la création de joints longitudinaux, on forme une nervure (3,4) sur chacun des bords de deux éléments à joindre et on répartit le long des deux nervures ainsi formées des moyens de serrage (5). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de serrage sont des étriers (5). 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les étriers (5) sont fixés à l'aide de coins (6,7) emmanchés entre la surface intérieure de l'étrier et le flanc de la nervure correspondante (3,4). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour assurer l'étanchéité sous pression du conduit, des garnitures d'étanchéité (8, 11, 14, 17), d'une section profilée en correspondance aux bords des joints longitudinaux et transversaux, sont interposés entre lesdits bords et leur serrage étanche est assuré à l'aide desdits étriers ou bien à l'aide de colliers, cerclages ou autres moyens. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, pour assurer l'étanchéité sous pression du conduit, dans les cas où les éléments sont formés de matières soudables ou scellables, les joints longitudinaux et transversaux sont réalisés par apport de la matière (23) seu- dable ou scellable correspondante. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on procède, après l'assemblage des éléments longitudinaux, à une précontrainte du conduit, dans le sens longitudinal et/ou dans le sens transversal, avant ou après la mise en service du conduit. 10. Elément longitudinal de conduit destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9. 11. Conduit formé par assemblage d'éléments longitudinaux conformément au procédé selon l'une des revendications 1 à 9. 12. Conduit selon la revendication 11, caractérisé en ce que tous ses éléments sont formés du même matériau. 13. Conduit selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il présente une structure mixte se composant en par tie d'éléments formés d'un premier matériau et en partie d'éléments formés d'un second matériau. 14. Conduit selon la revendication 13, caractérisé en ce que les éléments de la partie inférieure de la section du conduit sont en ciment et les éléments de la partie supérieure sont en métal.