Brevet FR2539162A1 — publié le 19840713

Procédé de levage d'une structure, L'invention concerne un procédé de levage d'une structure à surface généralement horizontale sensiblement étanche, ou rendue étanche, Par levage, il est entendu qu'on désigne plus particulièrement un mouvement de bas en haut (qui sera l'application la plus fréquente du pro- cédé), mais également, le cas échéant, de haut en bas. En effet, la réalisation de certaines structures est sou- vent simplifiée par une exécution à un niveau plus bas que le niveau définitif; une opération de levage est ensuite nécessaire Le procédé décrit est adaptable à une exécution à un niveau plus haut que le niveau défini- tif suivi d'une descente; il peut être intéressant pour tout déplacement de charge ayant une surface d'appui ren- due étanche. Dans le cas o les charges sont assez bien ré- parties, il est très avantageux d'avoir un moyen de le- vage développant une force répartie;: les efforts dans la structure sont alors faibles et ne nécessitent pas (ou peu) de renforts pour cette phase, Le but de l'invention est de proposer un tel moyen de levage, Ce but est atteint selon l'invention en ce qu'on crée sous la surface, dite surface poussée, un espace fermé qu'on alimente en gaz sous pression, ladite surface participant à la fermeture de l'espace. Ce gaz est de préférence de l'air La surpres- sion d'air engendre une force uniformément répartie indé- pendante des différences de niveaux de la paroi recevant la poussée L'air est un fluide gratuit, n'ayant pas de nuisance sur les matériaux constituant la structure ou environnant Pour que l'air puisse assurer la portan- ce de la surface poussée dans une direction essentielle- ment verticale, il convient que la surface poussée ait une projection horizontale suffisante C'est ce qu'on entend en tête de ce mémoire en parlant d'une structure à surface généralement horizontale. Pour réaliser la surpression d'air, il est nécessaire de clore totalement le volume sous la sur- face d'application par un système compatible avec les déplacements de la structure, Avantageusement, l'espace fermé est formé d'une base constituée par une surface d'appui fixe et étanche, de préférence sensiblement parallèle à la surface poussée, d'une jupe périphérique étanche compatible avec la variation d'écartement entre la sur- face d'appui et la surface poussée pendant le levage, et, naturellement, de la surface poussée elle-même. Avantageusement, la jupe périphérique est une bâche souple qui peut être caoutchoutée ou plastifiée. Il peut être nécessaire de prévoir des surfa- ces d'appui pour cette bâche, afin d'empêcher la forma- tion de poches ayant des rayons de courbure importants entrainant des efforts de traction élevés. La bâche doit être difficile à déchirer, sou- ple, facilement réparable en cas d'accident, Elle peut être collée ou pincée avec un cordon mousse sur les bords des surfaces fixes et mobiles( Les surfaces e'a,>pui ce la bâche n'existent pas, en général, en totalité dans la construction; elles sont donc réalisées pour cette opération; elles doivent être parallèles, distantes d'une dizaine de centimètres l'une de l'autre, valeur compatible avec les tolérances de construction, le bon déroulement de la bâche et des efforts de traction faibles Généralement, elles seront verticales, mais dans le cas o la levée doit être accom- pagnée d'un déplacement horizontal, elles pourront être obliques. La peau de l'ossature d'appui doit être très soignée pour éviter les pincements de la bâche et des percements. Les éléments sont avantageusement démontables afin de permettre d'éventuelles réparations de la bàche, La structure de cette ossature d'appui peut être constituée par des éléments de coffrage ou par une résille spécialement conçue à cet effet. Des orifices d'arrivée d'air et de dégonflage sont disposés dans la bâche ou dans la structure. Une autre solution consiste à prévoir deux sur- faces étanches, parallèles, lisses, munies d'un joint fixé à l'une et glissant sur l'autre. Les fissures éventuelles dans le béton des surfaces fixes et mobiles peuvent entraîner des fuites d'air; leur intensité est toutefois faible et ne com- promet pas le fonctionnement de l'ensemble du coussin d'air. Le coussin d'air ainsi réalisé n'assure ni la stabilité en plan, ni l'horizontalité de la structure levée Des guides verticaux doivent être installés pour éviter translations et rotations; des vérins complémen- taires assurent le rêglage de l'horizontalité et des appuis de secours, tels que des étaisempwêchent à tout moment la chute de la structure en cas de rupture de la jupe périphérique. Les auides verticaux ont pour mission d'équi- librer les actions horizontales agissant sur la structu- re levée, dont l'origine peut être notamment le vente la pression de la bâche sur les surfaces d'appuis en cas - de dissymétries accidentelles ou de conception, ou en- core l'inclinaison des vérins et étais. Selon la forme de la structure, on disposera 2, 3 ou plusieurs guides. 4 2 539162 Un systême peut être constitué par deux galets placés de part: et d'autre d'un rail rigidifié par une structure a trei lli's métallique le rail est solidaire de la structure fixe, les galets liés à la structure mo- bile ou réciproquement. Si les galets sont libres de se déplacer sur leur axe, seule la forcte perpendiculaire à cet axe ést équilibrée, il faut donc quatre guides de ce type pour faire face à une action horizontale de direction quel- conque. Les déformations de la structure doivent être évaluées dans les différentes phases (avec et sans sur- pression). Il peut-être nécessaire de modifier la position des galets en cours de levage par de petits vérins hydrau- liques. Il est avantageux d'assurer le guidage verti- cal par les vérins de levage si l'examen des déformations et des efforts le permet. Les actions horizontales, l'écart de position entre la poussée résultante et le centre de gravité engen- drent un couple de renversement qui doit être équilibré par des vérins secondaires, On calcule les forces nécessaires pour amener centre de gravité et poussée résultante sur la même ver- ticale; deux possibilités se présentent: la poussée de l'air équilibre la charge totale moins la poussée des vérins la poussée de l'air équilibre la charge tota- le plus la traction des vérins ou des cables, Selon un aspect important de l'invention, la pression du gaz sert à sustenter l'essentiel de la char- ge de la structure, de préférence entre 90 % et 99,5 % de de celle-ci, le reste étant repris-par des moyens mécani- ques assurant également le mouvement de levage, La quantité d'air dans le coussin doit être accrue au fur et a mesure de la levée; la surpression doit être constante afin de ne pas modifier la charge sur les vérins - Un système d'asservissement consiste à réguler la pression a une valeur constante avec une faible tolé- rance par un régulateur de pression Une variation infé- Io rieure ou égale à + 2 millibars est réalisable. Les vérins hydrauliques commandent la levée à condition que leur vitesse soit compatible avec le débit d'air fourni par le compresseur; la pression d'huile dans les vérins est donc surveillée. La variation de la charge portée par l'air est une charge supplémentaire sur les vérins Les vérins doivent pouvoir équilibrer toutes les actions verticales aléatoires pendant le levage (par ex, la succion du vent, les variations de résistance au roulement des galets). Le nombre de vérins dépend de la structure a lever, il est au moins égal à 3, Les hauteurs de levée en 3 points sont compa- rées; des corrections de niveau sont apportées par les vérins. Il est possible d'installer un système de cor- rection automatique de dénivellation, Les valeurs de pression d'air, forces par vérins calculées sont vérifiées au décollement de la structure, On peut réduire l'excentrement du centre de gravité de la structure à lever en plaçant sur celle-ci des contrepoids. Les déformations de la structure pendant le le- vage et lors de l'appui en fin de mouvement rendent sou- haitable généralement l'interposition de plaques d'élas- tomère fretté entre les étais et vérins et la structure - d'appui, La structure levée repose sur les étais de sécurité; la stabilité horizontale doit être éventuel- lement renforcée pour tenir compte d'actions de vent sur longue durée. Le système d'étanchéité est alors démonté et la construction des appuis définitifs entreprise, Selon un autre aspect de l'invention, on reprend par la pression du gaz plus que 100 % de la charge, par exemple 102 % de la charge, et on retient la structure par des forces de traction. Le problème du flambement est alors supprimé, des cables peuvent être utilisés et les levages peuvent être envisagés sur de grand-es hauteurs; la structure fixe doit être prévue pour ces actions. La traction dans-les cables peut être obtenue par des treuils ou des contrepoids avec poulies. Un autre avantage de cette solution est de créer un couple de rappel plus important qu'avec la solution précédemment développée, en raison de l'éloignement plus grand des points d'application des forces résultantes dirigées vers le haut et vers le bas. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode particulier de réa- lisation, se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue partielle en coupe de la partie supérieure d'une structure réalisée confor- mément à l'invention. la figure 2 est une vue schématique de dessus montrant la répartition des étais et des vérins, la figure 3 est une vue en coupe partielle de la structure montrant la bache et l'ossature d'appui, avant levage. -7 la figure 4 est une vue analogue & la figure 3, en fin de-levage. La figure 1 montre la partie haute d'une struc- ture réalisée conformément à l'invention, Cette structure destinée à couvrir un réacteur nucléaire consiste essen- tiellement en deux enceintes cylindriques externe 1 et interne 2, recouvertes respectivement de dômes externe 3 et interne 4 de même courbure en regard. Pour donner une idée des dimensions des struc- tures que peut concerner l'invention, on peut préciser que dans un exemple particulier, les dômes 3,4 ont une flèche d'environ 9 m, pour un diamètre d'une cinquantaine de mètres, Ils sont espacés l'un de l'autre de deux mètres et-le dome externe culmine a plus de 60 m au dessus du sol. Après avoir monté de façon traditionnelle, les enceintes 2,3 et le dôme interne 4, on a utilisé ce der- nier comme coffrage du dome externe 3 (fig,3) en ayant- soin de disposer entre les deux dômes 3,4 un feuilleté 5 autorisant par la suite le passage de l'air et le décol- lement des dômes Ce feuilleté peut consister de manière connue d'une superposition de treillis soudé, de panneau d'aggloméré et de feuilles de matière plastique; ou de géotextiles à fort pourcentage de vide recouverts de mna tière plastique. La construction de la ceinture 6 du dôme ex- terne 3 peut être facilitée par l'utilisation de prédal- les 7 de forme adaptée qui évite le problème d'un coffra- ge en porte à faux Cette prédalle présente aussi 1 'avan- tage de créer naturellement, une dépouille et un-interval- le de circulation d'air sans interposition de feuilleté. Elle favorise l'implantation des inserts de fixation de la jupe. On fixe sous la base de la ceinture 6 du dôme externe 3 des éléments verticaux 8 d'une ossature d'ap- pui périphérique, intercalée entre les deux enceintes 1 et 2, et sur laquelle va pouvoir s'appuyer une bâche étanche souple 9 faisant le tour de la structure Cette bâche 9 est fixée de façon étanche d'une part à la péri- phérie du dôme externe, par exemple en 10, au niveau de la fixation de l'ossature d'appui 8 sur la ceinture 6, et d'autre part, en 11, à la périphérie du dôme interne. Cette fixation étanche, obtenue par exemple par cloutage, sous baguette et joint, ou collage, est réalisée de façon que la bâche 9 forme une poche 12 vers le bas, ce qui permettra à la bâche de suivre le mouve- ment d'élévation du dôme par résorption de ladite poche, L'ossature d'appui comporte -es éléments verti caux 8 espacés périphériquement de 1 à 2 m, ainsi que des éléments horizontaux (non représentés) espacés d'un cemi- mètre et formant une résille métallique sur laquelle il est possible de venir accrocher des plaques 13 de contre- plaqué qui formeront l'appui plein sur lequel portera la bâche sous pression Cette disposition a l'avantage d'être très souple et légère; elle autorise un démontage et des réparations rapides in situ en vue du colmatage d'une fui- te dans la bâche par exemple, On peut cependant choisir de remplacer tout ou partie de ce dispositif par des éléments de coffrage déjà disponibles sur le chantier, Les éléments verticaux 8 de l'ossature d'appui sont munis d'un organe 14 tel qu'une roulette ou un patin de glissement, leur permettant de s'appuyer sur l'encein- te extérieure 1 en permanencey compris pendant le mou- vement d'élévation du dôme externe 3. Lors du coulage de la ceinture 6, on a prévu de réserver par trente-six fourreaux 15 un logement pour six vérins 16 et trente étais verticaux 17, répartis sur la périphérie et espacés d'environ 4,40 m (cf,fig 2) Les vérins sont eux-mêmes munis d'un écrou de sécurité. Les vérins 16 et étais 17 reposent, par l 'in- terinédiaire d'un appui élastomère 18, sur l'enceinte 1. Pour procéder au levage du dôme externe 3, on alimente l'espace fermé 19 réservé entre les deux dômes 3,4 et la bâche périphérique 9, en air comprimé Celui- ci est à une pression régulée pour assurer la reprise de la plus grosse partie de la charge moyennes, entre 95 % et 99,5 % Ces valeurs ne sont cependant pas critiques, et la peuvent être modifiées en fonction de divers facteurs c'est ainsi qu'un vent puissant peut créer une force de succion ascensionnelle s'exerçant sur le dôme externe et rendant souhaitable, pour des questions de stabilité, de ne reprendre par -la pression de l'air qu'environ 90 % de la charge. Le levage proprement dit est effectué par les vérins 16, Pour tenir compte du déséquilibre éventuel de la charge, résultant,soit de sa - constitution fsoit d'actions extérieures (vents), les vérins sont répartis en trois groupes de deux vérins 16 a, 16 b, 16 c, alimentés à des pressions qui peuvent être différentes. Afin d'assurer la sécurité totale du procédé, le dôme externe doit pouvoir reposer à tout moment sans chute sur des appuis de secours b C'est le rôle des étais 17 constitués par des barres ou tubes 17 a filetés exté- rieurement sur la hauteur de la levée et munis d'un écrou 17 b qui est vissé au fur et à mesure de la montée. En fin de levage, le dôme 3 repose sur les étais de sécurité 17 (environ 100 tonnes par étais). L'invention s'applique au levage ou au dépla- cement vertical ou obliqué de toutes sortes de struc- tures de grande envergure, notamment dans le domaine de la construction des ouvrages d'art ou des structures industrielles. REVENDICATIONS 1 Procédé de levage d'une structure 4 surface ( 3)généralement horizontale sensiblement étanche, c a r a c t é r i S é en ce qu'on crée sous la surface ( 3), dite surface poussée, un espace fermé ( 19) qu'on alimente en gaz sous pression, ladite surface ( 3) par- ticipant à la fermeture de l'espace ( 19). 2 Procédé selon la revendication 1, c a r a c t é- r i S é en ce que l'espace fermé ( 19) est formé d'une base constituée par une surface d'appui ( 4) fixe et étanche ( 4), de préférence sensiblement parallèle a la surface poussée ( 3), et par une jupe périphérique étan- che ( 9) compatible avec la variation d'écartement entre la surface d'appui ( 4) et la surface poussie( 3) pendant le levage. 3 Procédé selon la revendication 2, c a r a c t é- r i S é en ce que la jupe périphérique est une bâche souple ( 9), 4 Procédé selon la revendication 3, c a r a c t é- r i S en ce que la bache souple ( 9) est associée a une ossature d'appui ( 8,13). Procédé selon la revendication 2, c a r a c t é- r i S é eh ce que la jupe périphérique est constituée par deux surfaces étanches, parallèles, lisses, munies d'un joint fixé à l'une et glissant sur l'autre, 6 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, c a r a c t é r i S é en ce que la pression du gaz sert à sustenter au moins une partie de la charge de la structure, de préférence entre 90 % et 99,5 % de celle-ci, le reste étant repris par des moyens mécaniques ( 16) assurant également le mouvement de levage. 7 Procédé selon la revendication 6, c a r a c t é- r i S é en ce que la pression du gaz est régulée à une valeur constante. -11 8 Procédé selon l'una quelconqe des revendica- tions 1 à 7, c a r a c t à r i S é en ce qu'il est pr;évu un guidage ( 8, 14) de la structure dans la direction du levage, 9 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, c a r a c t à r i S 6 en ce qu'il est prévu un système d'appuis de sécurité ( 17). o 10 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, c a r a c t à r i S é en ce que la pression du gaz sert à pousser la surface d'une force supérieure à sa charge, la différence étant reprise par des moyens de traction.