Brevet FR2576936A1 — publié le 19860808

La présente invention concerne un dispositif de régulation d'un effluent tel que par exemple l'eau d'un cours d'eau, d'un bassin ou d'un réservoir. Comme on le sait pour mesurer, contrôler et moduler la hauteur d'un fluide dans une enceinte, l'un des moyens utilisé est un ou plusieurs systèmes de fermeture ou d'ouverture de l'effluent. Ce sont des portes ou des vannes amovibles qui laissent passer plus ou moins les fluides suivant leur degré d'ouverture ou de fermeture grâce à des mouvements de rotation ou de translation ou les deux mouvements combinés de ces portes. Les parois de ces portes ont une forme plane, cylindrique ou courbe. Ces formes sont déterminées par des considérations économiques pour des portes planes par exemple, cylindriques et courbes pour des pores satisfaisant au mieux l'écoulement des fluides ou pour répondre à des conditions de resistance, de fonctionnement ou d'esthétique pour des portes en rivière par exemple. Ces parois sont constituées par une structure rigide ou souple. - Pour les structures rigides, la paroi est une ossature métallique ou en bois ou les deux ensemble. - Pour les structures souples, la paroi est une enveloppe en caoutchouc ou en matériau synthétique. Ces différents systèmes de fermeture ou d'ouverture ont les inconvénients suivants - Ils sont encombrants et lourds au moment de leur mise en place pour les structures métalliques, légers et déformables pour les structures souples. - Ces structures sont réalisées en usine et transportées au lieu de leur mise en place. Pour des portes ou vannes de grandes dimensions afin de régler les niveaux d'une rivière par exemple elles nécessitent un transport encombrant, lourd dans des chemins souvent peu accessibles, un engin de levage important pour les déposer au fond de la rivière à partir de la plate-forme du camion. Par conséquent, ces systèmes de fermeture ou dDouver- ture sont onéreux. Ils demandent pendant leur mise en service, pour des portes ou des vannes à structure métallique, une surveillance et un entretien contre la corrosion due à l'agressivité de lQeau par exemple. Cet entretien saisonnier se traduit par une protec- tion anticorrosion sur toutes les parties métalliques. L'invention a pour but d'éliminer ces inconvénients en fabriquant ces portes ou ces vannes en béton armé ou précontraint en leur lieu et place de fonctionnement dans un lit de cours d'eau un bassin ou un réservoir. Conformément à l'invention, le système de fermeture ou d'ouverture de l'effluent est caractérisé en ce que a) On constitue un élément de radier réglé au fond de la rivière par exemple, entre deux murs verticaux limitant le passage de l'eau. C'est à cet endroit que l'on construit la porte. b) On introduit dans ce radier des éléments préfabriqués en béton armé par exemple en forme de vé. Ces éléments sont parfaitement alignés afin de recevoir un tube métallique qui constituera l'articulation support de la future porte. Cette dernière pivotera autour de cette articulation. c) On réalise la porte par la mise en oeuvre d'un béton coulé sur place sur le radier ainsi préparé formant coffrage. Le coulage du béton de la porte est limité par le tube-métallique et les murs latéraux de la rivière. Ce béton est armé de ronds en acier ou précontraint par des cables. Au moment de la fabriquation de la porte, cette dernière se trouve en position basse c'est-àdire à plat au fond de la rivière. d) On démoule la porte en la relevant par 1' intermé- diaire d'un vérin situé en partie supérieure dont on avait prévu son attache avant la mise en oeuvre du béton de la porte. La position de la porte, pendant cette opération, est intermédiaire et l'on peut la mettre définitivement en position haute c'est-à-dire presque verticale. La porte réalisée de cette manière permet de régler le niveau de l'eau d'un cours d'eau par sa simple rotation autour d'un axe formé par le tube situé à sa base et reposant dans des plots en vé scellés dans le radier. Le mouvement de rotation est créé par la translation et la rotation d'un vérin situé sur un des deux côtés et en partie supérieure de la porte et qui prend appui sur une des deux parois latérales de la rivière. Cette manière de réaliser une porte ou un barrage amovible pour la régulation d'une rivière par exemple, permet d'éviter des transports et des manutentions lourds et encombrants puisqu'il suffit, par cette invention, de mettre en oeuvre à plat du béton armé ou précontraint sur le site. Le matériau de base pour réaliser cette porte est le béton qui a avantage d'entre un matériau anticorrosion donc sans entretien D'autres particularités et avantages de l'invention appa raltront au cours de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent un mode de réalisation à titre d'exemple non limitatif - La figure I représente, en coupe transversale, le dispositif en position basse et en position haute lorsqu'il se trouve en fonctionnement selon l1invention. La figure 2 representeD en perspective, un modèle de porte à pans coupés en béton armé selon 1'invention, dont on montre tous les éléments d'assemblage pour assurer le bon fonctiom- nement d'un dispositif de régulation d'une rivière par exemple. - La figure 3 représente, en perspective, une variante de porte simple en béton armé de forme parallélépipèdique selon 1' invention. La figure 4 représente, en coupe transversale, une porte en béton armé au moment de sa fabriquation selon l'invention. - La figure 5 représente, en vue de face et en coupe, le joint latéral assurant l'étanchéité en position haute d'une porte, qui est un point particulier du dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté aux figures I à 5 à titre d'ex- emple est destiné à réaliser un barrage amovible dans une rivière pour laisser passer plus ou moins l'eau retenue en amont du bar- rage entre deux parois verticales (2) de la figure 5. La porte (I) comporte à sa base un tube métallique rigide (3) assurant la rotation de celle-ci. Ce tube (3) est ouvert partiellement pour assurer son remplissage lorsqu'on met en oeuvre le béton de la porte (I). il comporte deux joues métalliques (4) représentées sur la figure 4, qui servent en partie de coffrage au béton de la porte (1).Des tiges (5) soudées sur ces joues métalliques (4) assurent le parfait scellement du tube (3) avec la porte (I) en béton armé. Ce tube (3) est ferme à ses extrémités qui sont munies de joues métalliques semi-circulaires (6) pour réaliser la portée latérale du coffrage du béton de la porte (I) et pour servir de butée latérale sur la polaque antifriction de l'équer re (7) représentée sur la figure I, détail suivant A. De plus, le tube (3) sert, avant coffrage et mise en oeuvre du béton de la porte (I) à aligner les appuis en vé (8), ce qui permet une bonne répartition des efforts sur les appuis -en vé (8) lorsque la porte (I) est en service. La porte (I) comporte sur un coté à sa partie supérieure une chape (9) recevant l'articulation de la tête du vérin (IO), figures I, 2, 4, 5, coupe B B . La chape (9) est fixée dans la porte (I) par des barres de scellement (II) représentées sur la figure 4. Les barres de scellement (II) sont reliées entre elles par des plats en acier (I2) qui permettent de les positionner et d'assurer un meilleur encastrement des barres (II) dans le béton de la porte (I). L'extrémité de ia tête du vérin (IO) est enfilée dans la chape (9), un axe (I3) permet sa rotation, figures I, 2, 5, coupe B B. La porte (I) se couche ou se lève par un seul vérin (IO) placé sur un des deux côtés de la porte (I), figures I, 2, 5, cou pe B B. La porte (I) comporte sur ses tranches latérales un tube (14) en acier inoxydable soudé sur une cornière (I5) en acier inoxydable représenté sur la figure 5, coupe B B. La cornière (I5) est.scellée dans le béton et constitue l'angle avant de la porte (I). Le tube (I4) assure l'étanchéité latérale de la porte (I) avec les parois verticales t2) du passage de l'effluent par pin cement d'une lame (I6) d'acier inoxydable représentée sur la figu -5, coupe B B et vue de face, lorsque la porte (I) est en position haute. La porte (I) comporte dans sa partie supérieure un forme (I7) préfabriquée en béton de résine ou en tout autre matériau anticorrosion scellée dans le béton par des tiges d'ancrage (I8) représentées sur les figures I, 2, 3. La forme (I7) permet de réaliser parfaitement un nez su périeur de la porte (I) et de créer un écoulement continu et la minaire des fluides lorsque ces derniers passent au-dessus de la porte (I). Pour éviter de rompre la forme (I7) lorsque la porte (I) est en position basse, un ou plusieurs appuis (I8) en béton scellé dans le radier (I9) évitent de faire porter une partie du poids de la porte (I) sur la forme (I7). Ce dispositif est repré senté sur la figure 1. Des plots (8) en béton préfabriqué en forme de vé sont encagés dans le radier (I9). Les plots (8) portent l'axe de rotation (3) de la porte (I). Le vé des plots (8) est habillé intérieurement de deux plaques antifriction (20) en matériau synthétique ou métallique pour assurer une bonne portée et pour diminuer les frottements entre le tube (3) et les plots (8) lorsque la porte (I) est en rotation. Ce dispositif est représenté sur les figures I, 2, 4. A chaque extrémité de la porte (I), les plots (8) sont surmontés d'une équerre métallique (7) qui réalise transversalement un troisième appui comme le montre la figure I. Cette équerre (7) maintient le tube (3) dans les vés des des appuis (8) lorsque la porte (I) passe d'une position basse à une position haute. L'équerre (7) est fixée sur les plots (8) d'extrémité par des tiges filetées et boulonnées (21). De plus, l'équerre (7) sert de butée latérale à la porte (î) lorsque celleci est en mouvement afin de garder le même espacement entre le tube (14) d'étanchéité et les parois verticales (2) du passage de l'effluent. Pour éviter de coincer le tube (3) dans les vés des plots (8) au moment de la pose de l'équerre (7), on interpose à l'endroit des fixations (21) une ou plusieurs cales de réglage (22) représentées sur les figures I et 2. L'étanchéité latérale de la porte (I) est réalisée par le tube (I4) avec une lame (I6) représentée sur la figure 5, coupe B B et vue de face. La lame (I6) en acier inoxydable est fixée sur les parois verticales (2) du passage de l'effluent par l'in ternédiaire de tiges filetées (23) et boulonnées. La lame (I6) est courbée sur le côté avant de la porte (I) pour que la pression de l'eau située à l'arrière de la porte (I) l'applique sur le tube (I4) fixé sur la porte (I) lorsque celle-ci est en position haute. La figure 5 coupe B B, montre la position de la lame (I6) par rapport à la porte (I). L'avantage de mettre cette lame (I6) dans cette position est de pouvoir à tout moment la régler par rapport au tube (14) lorsque la porte (I) est en position haute et aussi de la changer, en effet, les boulons (24) des tiges filetées (23) sont toujours accessibles. Les figures I et 2 montrent un verin (IO) qui a pour fonction de baisser ou de lever la porte (I). Le vérin (IO) est accroché d'une part à la porte (I) par lBintermédiaire d'une chape (9) et un axe (I3) et d'autre part, à la paroi verticale (2) par une chape (25) et un axe (26). L'effort de poussée de l'eau sur la porte (I) est transmise au vérin (IO) puis repris par un profilé (27) en acier ou une poutre en béton armé qui est encastrée dans la paroi verticale (2) du passage de l'effluent. La chape (25) est maintenue sur le profila (27) ou la soutire en béton armé, par l'intermédiaire d'une platine (28) en acier et des tiges (29) filetées et boulonnées. A titre d'exemple indicatif, pour une porte en béton armé de 3 mètres de haut et de I2 mètres de long, l'épaisseur varie dans des dimensions de l'ordre de 0,60 m à 0,20 m. L'épaisseur la plus forte se situe du côté du vérin (IO). Le vérin (IO) employé a une force de traction de l'ordre de 70 tonnes avec une course d'environ 3,20 m. Le poids de la porte en béton armé est de l'ordre de 36 tonnes.Le jeu entre les tranches latérales de la porte et les parois verticales est de l'ordre de O,IO mètre. Ce jeu a l'avantage d'éviter de régler parfaitement les parois verticales (2) qui délimitent le passage de l'effluent. Comme nous venons de le voir, la porte (I) en béton armé est lourde et ne flotte pas. I1 n'est pas nécessaire de la lever par des moyens extérieurs pour changer éventuellement les plaques antifriction (20) des plots (8) après plusieurs années de service. En regardant la figure I, il suffit d'enlever aux extrémités du tube (3) de la porte (I) les équerres (7) en desserant les boulons des tiges filetées (2T), puis de mettre deux appuis proches de l'articulation (3) à 0,50 m par exemple non représentés sur la figure I, situés du côté où la porte (I) se couche. Lorsque la porte (I) pivotera pour venir en position basse, sa face avant prendra contact en premier sur ces appuis et le tube (3) se soulèvera des vés des plots (8). Cette opération simple permet de changer les plaques antifriction (20) et de nettoyer éventuellement le dessous de la porte (I). Dans le cas ou on est obligé de changer le vérin (IO), il suffit, suivant la figure I, soit de garder la porte (I) en position basse reposant sur les plots (18), soit de garder la porte (I) en position haute maintenue par des étais obliques, non représentés sur la figure I, s'arqueboutant à une extrémité sur les plots (I8) pour éviter leur glissement, et l'autre extrémité s'appuyant sur la face avant de la porte (I). L'invention n'est pas limitée aux formes de la porte (I) représentées sur les figures 2 et 3, et peut comporter des variantes. Ainsi la porte (I) peut être constituée d'un maillage de poutres associées à une dalle en béton armé ou en béton précontraint. Ces poutres seraient soit de l'acier, soit du béton armé ou du bé -ton précontraint. De plus, la porte (I) peut être constituée d'éléments préfabriqués en béton armé ou non, assemblés apres coup par des câbles de précontraint ou par des tiges filetées et boulonnées sur le site. L'invention n'est pas limitée à une seule porte, mais on peut iD,aginer, pour franchir un cours d'eau large, d'associer deux portes en ligne commandées chacune par un vérin. Le joint entre ces deux portes serait en élastomère, ou tout autre matériau anticorrosion et souple de forme adéquate, ou une lame en acier inoxydable portée par une des deux portes ou par les deux ensembles. L'invention n'est pas limitée à la rotation d'une porte en béton autour d'un axe horizontal, mais on peut imaginer des mouvements de rotation ou de translation ou les deux mouvements associés dans des plans horizontaux ou verticaux. RE'zENDICATInWS I) Dispositif de régulation d'un effluent pour régler le niveau d'un cours d'eau, d'un bassin ou d'un réservoir caractérisé en ce qu'il est constitué d'une porte en béton armé ou précontraint (I) construite sur le site meme qui bascule autour de son axe (3) placé à sa base par l'intermédiaire d'un seul vérin (IO) latéral situé à une de ses extrémités. 2) Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que l'étanchéité latérale de la porte (I) est assurée lorsqu' elle se trouve en position haute par une lame (I6) continue en acier inoxydable ou en tout autre matériau anticorrosion et souple fixée par des boulons (24) sur les parois verticales (2) du passage de l'effluent et sur cette lame (I6) -vient s'appliquer un tube (I4) en matériau anticorrosion fixé dans les angles avant de la porte (T). 3) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que l'axe (3) situé à la base de la porte (I) est un tube rigide en acier partiellement ouvert comportant des joues (4) et (6), reposant sur des plots préfabriqués (8) en forme de vé scellés dans le radier (I9) et comportant des plaques antifriction (20). 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que une équerre (7) placée à chaque extrémité ou à une extrémité du côté du vérin (IO) de l'axe (3), fixée sur les plots préfabriqués (8) maintient l'axe (3) dans les plots (8) lorsque la porte (I) est en rotation. 5) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le dessus de la porte (I) est coiffé d'une forme (I7) en béton de résine ou tout autre matériau anticorrosion fixée par des tiges d'ancrages (I8) ou par collage. 6) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que la structure de la porte (I) peut être en béton armé ou précontraint constituée de poutres associees à une dalle. 7) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que la structure de la porte (I) peut être constituée de poutres en acier noyées dans le béton de la porte (I). 8) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que la structure de la porte (I) peut etre un assemblage d'éléments préfabriqués en béton armé ou non, maintenus par des câbles de précontraint ou par des tiges filetées et boulonnées. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on peut associer deux portes (I) en ligne, commandées chacune par un vérin (Io). IO) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on peut donner aux portes des mouvements de rotation ou de translation ou les deux mouvements associés dans des plans horizontaux ou verticaux.