Brevet FR2563145A1 — publié le 19851025

La présente invention a trait aux tuyaux en béton précontraint, du genre notamment de ceux utilisés pour la réalisation de conduites forcées pour ouvrages hydrauliques et similaires. On sait que la paroi annulaire des tuyaux de ce type est formée par une épaisseur de béton associée à une frette de précontrainte, généralement constituée par un câble métallique enroulé qui peut être noyé dans la paroi envisagée ou laissé apparent sur celle-ci. La précontrainte ainsi obtenue est destinée à développer des efforts radiaux orientés de l'exterieur vers l'intérieur, afin de contrebalancer les efforts radiaux de direction opposée exercés par la pression interne due au liquide qui parcourt la conduite. Il peut bien entendu arriver que cette pression interne devienne supérieure à la pression de précontrainte ; par ailleurs et surtout cette pression de précontrainte diminue avec le temps, les câbles de frettage se rompant les uns après les autres. La prépondérance de la pression interne provoque alors la dilatation des tuyaux qui, lorsqu'elle dépasse un seuil limite, risque d'engendrer des fissurations de la paroi et même des explosions. Le procédé suivant l'invention a plus spécialement pour but de remédier à cet inconvénient en assurant le renforcement des tuyaux en béton précontraint. Le procédé suivant l'invention consiste essentiellement à réaliser sur le tuyau, alors que celui-ci est en charge, une virole métallique extérieure, à garnir d'un coulis de béton l'espace annulaire existant entre ladite virole et la face extérieure du tuyau, à opérer la vidange de celui-ci afin d'obtenir la réduction de son diamètre extérieur et de créer ainsi un espace annulaire entre la couche intermédiaire de garnissage et la face externe du tuyau, à injecter du béton dans cet espace pour former une masse annulaire d'appui, et a percer à travers l'epaisseur du tuyau une série de canaux radiaux de façon à ce qu'une fois le tuyau remis en service, la pression s'applique désormais contre cette masse annulaire et soit ainsi supportée par la seule virole extérieure, en déchargeant ainsi le tuyau proprement dit de tout effort radial. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Les figures 1 à 8 de ce dessin sont des coupes longitudinales schématiques montrant la paroi d'un tuyau en béton précontraint au cours des différentes phases de mise en oeuvre du procédé de renforcement suivant l'invention. La figure 1 montre la paroi du tuyau supposé neuf. Cette paroi est formée par une épaisseur de béton 1 associée à une frette métallique 2 formée par exemple par un enroulement de câble qu'on a représenté noyé dans la partie extérieure de l'épaisseur 1. La marque DI indique le diamètre initial du tuyau vide ; les flèches en tracé plein représentent les efforts de contrainte exercés par la frette 2 sur la paroi. Lorsque le tuyau est en charge, la pression du liquide véhiculé par la conduite exerce sur la face interne de la paroi 1-2 les efforts radiaux indiqués par les flèches en tracé interrompu. Aussi longtemps que les efforts de contrainte contrebalancent les efforts de pression, la paroi du tuyau résiste parfaitement, la valeur DI restant pratiquement constante. Si l'on suppose par contre que la pression interne atteint une valeur nettement supérieure à la pression de contrainte ou que certains des câbles de la frette 2 ont code sous l'effet du -V1ellissement, la paroi 1-2 se dilate à la manière illustrée en fig. 2 où l'on a indique en d la cote d'augmentation de diamètre du tuyau envisagé. Bien évidement, cette valeur d va aller en croissant au fur et à mesure de la rupture de nouveaux câbles (affaiblissement des efforts de contrainte) et de l'augmentation de la pression interne. En vue de renforcer la résistance d'un tel tuyau, l'invention consiste à réaliser en premier lieu sur celui-ci une enveloppe métallique ou virole 3 (fig. 3), dont la mise en place est effectuee alors que la conduite est toujours en charge. Comme montré en fig. 3, il existe obligatoirement un jeu annulaire ou espace vide a entre la face interne de la virole 3 et la face extérieure du tuyau 1-2 ; cet espace a est garni à l'aide d'un coulis de béton qui après durcissement constitue une couche intercalaire 4 (fig. 4), laquelle assure la stabilité de la virole 3. On observera qu'au moment de la pose de cette virole 3 et de la réalisation de la couche 4, ces éléments 3 et 4 ne supportent aucun effort, l'intégralité des efforts de pression interne étant supportée par la paroi 1-2. On procède ensuite à la vidange de la conduite (fig. 5), ce qui a bien entendu pour effet de faire cesser les efforts de pression interne, si bien que la paroi 1-2 se contracte sous l'action des efforts de contrainte. Cette contraction fait apparaître entre les faces en vis-à-vis de la couche 4 et de la paroi 1-2 un espace annulaire b correspondant substantiellement à la cote d de fig. 2, ladite paroi étant revenue pratiquement à son diamètre initial DI. Puis on injecte dans cet espace annulaire b un coulis de béton afin de créer une masse 5 (fig. 6) assurant le contact entre la paroi 1-2 et la couche intercalaire 4. Après durcissement de cette masse 5, on réalise à travers la couche de béton 1 une série de perçages radiaux qui définissent des canaux 6 (fig. 7). On conçoit dans ces conditions que lorsque la conduite est remise en charge (fig. 8), la pression interne va s'exercer, non plus de manière sensible contre la paroi 1-2 par suite des canaux 6, mais bien contre la masse annulaire 5, si bien que c'est la virole ou enveloppe métallique 3 qui supportera l'intégralité des efforts précites, ladite paroi 1-2 étant maintenue à son diamètre initial DI. Bien évidemment cette virole ou enveloppe 3 a été calculée pour supporter les efforts internes, sa dilatation provoquant sans inconvénient l'apparition d'un jeu annulaire c entre la face extérieure de la paroi 1-2 et la face intérieure de la masse annulaire 5. Etant donné que d sera toujours inférieur à c, par suite de son élasticité propre la virole 3 va créer une nouvelle précontrainte dans l'ancien tuyau, la conduite étant vide. On comprend finalement que le renforcement obtenu, conformément à l'invention, par mise en place d'une enveloppe métallique alors que la conduite est en charge et injection d'une masse de béton alors que la conduite est vide, suivie de la création d'une série de canaux radiaux, permet la réalisation d'un tuyau complexe propre à assurer la reprise, par ladite enveloppe, des efforts dus à la pression interne, et ce au fur et à mesure de l'affaiblissement de la contrainte initiale consécutif à la rupture des câbles ou autres éléments de précontrainte. Il convient d'observer qu'une partie importante du processus de renforcement est effectuée alors que la conduite reste en service. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède nta été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On conçoit en particulier que l'invention englobe les tuyaux renforcés obtenus par mise en oeuvre du procédé susmentionné. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le renforcement des tuyaux en béton -précontraint du genre de ceux utilisés notamment pour la réalisatfon de conduites forcées pour ouvrages hydrauliques et similaires, caract-érisé en ce qu'il consiste à disposer une enveloppe ou virole métallique (3) alors que la paroi (1-2) de celui-ci est dilatée par la pression interne développée par la circulation de service, à réaliser une couche intermé- diaire (4) à l'aide d'un coulis de béton introduit dans l'espace (a) ménagé entre lesdites enveloppe et paroi, à opérer la vidange du tuyau afin d'obtenir la réduction de son diamètre extérieur et de créer un espace annulaire (b) entre la couche intermediaire (4) et la paroi (1-2), å Injecter du béton dans cet espace (b) pour former une masse annulaire d'appui (5), et à percer à travers cette paroi une série de canaux radiaux (6) de façon à ce qu'une fois le tuyau remis en service, la pression interne s'applique désormais contre cette masse annulaire (5) et soit ainsi intégralement supportée par l'enveloppe extérieure (3). 2. Tuyau en béton précontraint, caractérisé en ce qu'il comporte un renfort obtenu par mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1.