Brevet FR2614641A1 — publié le 19881104

"Paroi de cuve ou de réservoir, et élément pour la construction d'une telle paroi" La présente invention concerne une structure de paroi latérale de cuve ou de réservoir ou de toute autre construction analogue telle que silo, ayant une forme d'ensemble cylindrique ou prismatique, d'axe vertical. Le but de l'invention est de fournir une paroi de cuvé ou de réservoir, qui peut être construite de manière rapide et économique à partir d'éléments modulaires préfabriqués, et qui, tout en restant relativement légère, possède d'excellentes qualités de stabilité et de résistance, lui permettant notamment de résister aux séismes et de supporter des charges importantes. En particulier, la structure de paroi proposée est étudiée pour résister non seulement à la pression interne due au contenu (liquide ou pulvérulent ou granuleux) de la cuve ou du réservoir, mais encore au poids d'une autre structure éventuellement supportée par la cuve ou le réservoir. De plus, la structure objet de l'invention est conçue de manière à pouvoir assurer elle-même une isolation thermique. A cet effet, I'invention a pour objet une paroi de cuve ou de réservoir essentiellement constituée par des éléments modulaires en béton armé qui possèdent une section horizontale concave et qui sont assemblés en rangées horizontales superposées, de manière imbriquée, c'est-à-dire avec un élément d'une rangée surmontant partiellement deux éléments de la rangée immédiatement inférieure, chaque élément possédant des perçages verticaux qui le traversent sur toute sa hauteur et qui viennent dans le prolongement de perçages similaires appartenant à des éléments des rangées inférieures et/ou supérieures, pour le passage de barres verticales de précontrainte s'étendant sur toute la hauteur de cette paroi de cuve ou de réservoir. La paroi de cuve ou de réservoir, objet de l'invention, est ainsi construite à partir d'éléments modulaires en béton armé, dont les dimensions sont telles qu'elles facilitent le transport, la manutention et le stockage de ces éléments qui, de par leur forme, sont empilables ou emboîtables sous un faible encombrement. La préfabrication de tels éléments de paroi, en béton armé, permet de les réaliser avec une grande précision dimensionnelle. Dans le cas d'une paroi de cuve ou de réservoir ayant une forme d'ensemble cylindrique, les éléments modulaires possèdent une section horizontale en forme d'arc de cercle, de longueur égale à une fraction déterminée I/n de la circonférence de la cuve ou du réservoir, de telle sorte que chaque rangée horizontale comprenne un nombre entier d'éléments. Dans le cas d'une paroi de cuve ou de réservoir ayant une forme d'ensemble prismatique avec N faces, N étant un nombre pair, les éléments modulaires possèdent avantageusement une section horizontale en forme de ligne brisée, formée de trois segments, . le segment médian ayant une longueur correspondant à la largeur d'une face de la paroi de cuve ou de réservoir, tandis que les deux segments latéraux ont chacun une longueur correspondant à la moitié de la largeur d'une face de la paroi, ces deux segments latéraux formant, avec le segment médian, des angles égaux à l'angle défini par deux faces consécutives de ladite paroi, de telle sorte que chaque rangée horizontale comprenne un nombre entier d'éléments égal à N/2.De préférence, les perçages verticaux de tels éléments sont ménagés au milieu de la face médiane de chaque élément, ainsi qu'à proximité des bords verticaux extrêmes des deux "demi-faces" latérales de cet élément. Des barres verticales de précontrainte peuvent ainsi être disposées suivant l'axe vertical de chaque face de la paroi prismatique. L'assemblage par "joints croisés" résultant de l'imbrication des éléments, complété par les barres de précontrainte, permet d'obtenir une structure de cuve ou de réservoir très rigide et résistante. Une telle structure peut, notamment, supporter une autre structure s'appuyant sur la partie supérieure de la première structure. Plus particulièrement, la structure supportée par le sommet de la cuve peut être un bâtiment, pour lequel la cuve sert de fondation en ayant non seulement un rôle d'élément porteur, mais aussi des fonctions de stockage et de restitution d'énergie calorifique, cette cuve étant remplie d'un fluide caloporteur pouvant être chauffé par des capteurs solaires (voir les brevets français N" 2 465 175, N" 2 524 124 et NO 2 524 125, tous au nom de la Demanderesse). En se référant plus particulièrement à cette dernière application, la paroi de cuve ou de réservoir selon l'invention comporte, avantageusement, une isolation thermique intérieure constituée par des plaques en matière thermiquement isolante disposées dans des évidements creusés sur le côté intérieur des éléments en béton armé, entre des zones plus épaisses comportant les perçages verticaux dans lesquels passent les barres de précontrainte. Ces évidements, recevant des plaques isolantes, procurent aussi un allégement des panneaux, tout en laissant une épaisseur de matière suffisante dans les zones traversées par les barres de précontrainte, ainsi que sur les bordures supérieures et inférieures des éléments. L'invention concerne aussi, en tant que tel, un élément modulaire en béton armé pour la construction d'une paroi latérale de cuve ou de réservoir définie ci-dessus, cet élément possédant une section horizontale concave et étant pourvu de perçages verticaux qui le traversent sur toute sa hauteur. Plus particulièrement, pour la construction d'une paroi latérale de cuve ou de réservoir ayant une forme d'ensemble prismatique, cet élément modulaire comprend une face médiane rectangulaire, encadrée par deux "demi-faces" latérales rectangulaires de même hauteur que la face médiane mais de longueur égale à la moitié de celle de la face médiane, les deux demi-faces latérales formant chacune le même angle avec la face médiane. Ainsi, pour la construction d'une paroi latérale de cuve ou de réservoir ayant la forme d'un prisme à base octogonale, chacune des deux demi-faces latérales forme un angle de 135 avec la face médiane. La face médiane peut comporter deux évidements recevant une matière thermiquement isolante, ces deux évidements étant creusés de part et d'autre de la zone centrale traversée par des perçages verticaux, alors que chaque face latérale comporte un seul évidement similaire. De toute façon, I'invention sera mieux comprise à I'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une réalisation de paroi de cuve ou de réservoir conforme à l'invention, ainsi qu'une forme particulière d'exécution de l'élément pour la construction de cette paroi Figure 1 est une vue de côté d'une paroi latérale de cuve ou de réservoir de section octogonale réalisée conformément à la présente invention Figure 2 est une vue en plan par dessus de la paroi de cuve ou de réservoir selon la figure 1 ; ; Figure 3 est une vue de face, à plus grande échelle, d'un élément entrant dans la construction de la paroi de cuve ou de réservoir des figures 1 et 2 Figure 4 est une vue en plan par dessus de l'élément de figure 3 Figure 5 est une vue en coupe verticale de cet élément, suivant V-V de figure 3. La paroi latérale de cuve ou de réservoir, montrée aux figures 1 et 2, possède la forme d'un prisme à base octogonale, avec huit faces verticales de même largeur L formant, deux à deux, des angles de 135 . Cette paroi de cuve ou de réservoir est construite à partir d'éléments modulaires I, en béton armé, qui sont justaposés de manière à former des rangées horizontales, d'allure annulaire, et empilés de manière à obtenir une paroi formée de plusieurs rangées annulaires superposées d'éléments 1, la rangée inférieure reposant sur un radier de fondation non représenté. Chaque élément 1, tel que celui représenté seul et à plus grande échelle aux figures 3 à 5, comprend une face médiane rectangulaire 2 encadrée par deux "demi-faces" latérales rectangulaires 3. La face médiane 2 possède une longueur L égale à la largeur de l'une des faces de la paroi à réaliser. Les deux demi-faces latérales 3, qui forment chacune un angle de 1350 avec la. face médiane 2, possèdent chacune une longueur L/2, égale à la moitié de la longueur L de la face médiane 2, donc à la moitié de la largeur de l'une des faces de la paroi à réaliser. Ainsi, comme le montrent les figures 1 et 2, dans la paroi de cuve ou de réservoir construite, chaque élément modulaire 1 traverse, sur toute sa largeur l'une des faces verticales de ladite paroi, et il comporte deux prolongements latéraux qui s'étendent, chacun, sur la moitié de la largeur des deux faces de la paroi de cuve ou de réservoir adjacentes à la face précédemment considérée. II en résulte, dans l'exemple ici considéré, qu'en juxtaposant quatre éléments 1 identiques on forme une rangée horizontale complète. Si l'on considère maintenant deux rangées superposées formées par de tels éléments 1, les éléments 1 de la rangée supérieure présentent une disposition imbriquée par rapport aux éléments 1 de la rangée inférieure. En d'autres termes, la face médiane 2 d'un élément 1 quelconque de la rangée supérieure surmonte deux demi-faces latérales 3, appartenant respectivement à deux éléments 1 adjacents appartenant à la rangée inférieure. On peut aussi définir cette disposition imbriquée en notant que les joints verticaux 4, entre deux éléments 1 consécutifs d'une rangée, sont décalés par rapport aux joints 4 similaires qui existent entre les éléments 1 de la rangée immédiatement inférieure ou supérieure. Chaque élément 1 possède deux perçages verticaux 5, ménagés au milieu de sa face médiane 2 et traversant cet élément 1 sur toute sa hauteur. Les deux demi-faces latérales 3 de chaque élément 1 comportent chacune, vers leur bord extrême, un perçage vertical 6 qui traverse également l'élément 1 sur toute sa hauteur. Les perçages verticaux 5 et 6 présentent des élargissements 7, à leurs débouchés situés à la base et au sommet de l'élément 1. Lorsque les éléments 1 sont imbriqués pour former la paroi de cuve ou de réservoir, chaque perçage médian 5 d'un élément I vient dans le prolongement d'un perçage latéral 6 appartenant à un élément 1 de la rangée immédiatement inférieure et/ou supérieure. D'une manière analogue, chaque perçage latéral 6 d'un élément I vient dans le prolongement d'un perçage médian 5 appartenant à un élément 1 de la rangée immédiatement inférieure ou supérieure. Ainsi sont formés des canaux verticaux, qui s'étendent depuis la base de la paroi jusqu'à son sommet, et dans lesquels sont mises en place des barres verticales de précontrainte 8. Des douilles de liaison en matière plastique peuvent être insérées dans les élargissements 7, et un mortier de protection peut être coulé autour des barres de précontrainte .Ces barres peuvent être reliées entre elles deux à deux, au moyen de platines, au sommet de la paroi, pour réaliser un chaînage. Chaque élément 1 présente, du côté intérieur, quatre évidements 9 et 10, de forme générale rectangulaire. Les deux premiers évidements 9 sont creusés dans la face médiane 2, de part et d'autre de la zone centrale, traversée par les deux perçages verticaux 5, qui conserve une épaisseur plus importante. Les deux autres évidements 10 sont creusés, respectivement, dans les deux demi-faces latérales 3, en laissant là aussi une épaisseur plus importante dans les zones extrêmes qui sont traversées par les perçages verticaux 6. Ces évidements 9 et 10 reçoivent chacun une plaque d'isolation thermique 11, de forme correspondante. I1 peut s'agir, en particulier, de plaques 1 1 en polystyrène expansé, constituant des réservations perdues au moment du moulage de l'élément I. Dans la cuve ou le réservoir achevé, I'ensemble des plaques il forme une isolation thermique intérieure, intéressante dans le cas d'une cuve ou d'un réservoir renfermant un fluide à fonction de stockage et de restitution d'énergie calorifique. Le fluide peut être placé à l'intérieur d'une "peau" étanche, recouvrant intérieurement la paroi formée par les éléments 1. Dans le cas où la cuve ou le réservoir supporte une autre structure, telle que le corps d'un bâtiment d'habitation, au moins certains éléments 1 de la rangée supérieure comportent en outre, comme le montrent les figures 1 et 2, des perçages horizontaux 12 ménagés dans des zones d'épaisseur importante, par exemple celles situées à la jonction de la face médiane 2 et des demi-faces latérales 3. Les perçages horizontaux 10 permettent la fixation, par boulonnage, de pièces de charpente en bois ou en métal, appartenant à la structure supportée par le sommet de la cuve ou du réservoir. Il est aussi possible d'ajouter une structure en béton sur le sommet de la paroi de la cuve ou du réservoir. Cette cuve ou ce réservoir est réalisé à partir d'éléments modulaires I de dimensions limitées, qui sont aisément transportables sur un véhicule utilitaire routier, et dont la manutention, sur le chantier, peut être effectuée à l'aide d'un engin de levage de faible capacité. On dispose ainsi d'un mode de construction facile, rapide et économique pour des cuves et des réservoirs. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas aux formes d'exécution particulières décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application. Ainsi, I'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention en réalisant selon le même principe une cuve ou un réservoir de forme prismatique à base non octogonale, avec modification correspondante de la forme des éléments modulaires (adaptation de l'angle entre les demi-faces latérales et la face centrale), ou encore une cuve ou un réservoir de forme cylindrique, auquel cas les éléments modulaires ont l'allure de voussoirs. De tels éléments s'appliquent aussi, dans le- cadre de l'invention, à la réalisation de toutes structures analogues à des cuves et des réservoirs, par exemple à des silos, recevant dès fluides ou autres produits quelconques. REVENDICATIONS 1. Paroi latérale de cuve ou de réservoir ou de construction analogue, ayant une forme d'ensemble cylindrique ou prismatique, d'axe vertical, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée par des éléments modulaires (1) en béton armé qui possèdent une section horizontale concave et qui sont assemblés en rangées horizontales superposées, de manière imbriquée c'est-à-dire avec un élément (I) d'une rangée surmontant partiellement deux éléments (1) de la rangée immédiatement inférieure, chaque élément (1) possédant des perçages verticaux (5,6) qui le traversent sur toute sa hauteur et qui viennent dans le prolongement de perçages similaires (6,5) appartenant à des éléments (I) des rangées inférieures et/ou supérieures, pour le passage de barres verticales de précontrainte (8) s'étendant sur toute la hauteur de cette paroi de cuve ou de réservoir. 2. Paroi de cuve ou de réservoir selon la revendication 1, ayant une forme d'ensemble cylindrique, caractérisée en ce que les éléments modulaires (1) possèdent une section horizontale en forme d'arc de cercle, de longueur égale à une fraction déterminée (I/n) de la circonférence de la cuve ou du réservoir, de telle sorte que chaque rangée horizontale comprenne un nombre entier (n) d'éléments. 3. Paroi de cuve ou de réservoir selon la revendication 1, ayant une forme d'ensemble prismatique avec N faces, N étant un nombre pair, caractérisée en ce que les éléments modulaires (1) possèdent une section horizontale en forme de ligne brisée, formée de trois segments, le segment médian (2) ayant une longueur correspondant à la largeur d'une face de la paroi de cuve ou de réservoir, tandis qu.e les deux segments latéraux (3) ont chacun une longueur correspondant à la moitié de la largeur d'une face de ladite paroi, de telle sorte que chaque rangée horizontale comprenne un nombre entier d'éléments (1) égal à N/2. 4. Paroi de cuve ou de réservoir selon la revendication 3, caractérisée en ce que les perçages verticaux (5,6) sont ménagés au milieu de la face médiane (2) de chaque élément tel), ainsi qu'à proximité des bords verticaux extrêmes des deux demi-faces latérales (3) de cet élément (1), de sorte que les barres verticales de précontrainte (8) sont disposées suivant l'axe vertical de chaque face de la paroi prismatique. 5. Paroi de cuve ou de réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une isolation thermique intérieure, constituée par des plaques (11) en matière thermiquement isolante disposées dans des évidements (9,10) creusés sur le côté intérieur des éléments (I) en béton armé, entre des zones plus épaisses comportant les perçages verticaux (5,6) dans lesquels passent les barres * précontrainte (8). 6. Paroi de cuve ou de réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'au moins certains éléments enb de la rangée supérieure comportent, en outre, des perçages horizontaux (I2) ménagés dans des zones d'épaisseur importante, pour la fixation de pièce de charpente appartenant à une autre structure supportée par le sommet de la cuve ou du réservoir. 7. Paroi de cuve ou de réservoir selon l'ensemble des revendications 5 et 6, caractérisée par son application comme support d'un bâti ment, pour lequel la cuve sert de fondation en ayant non seulement um rôle d'élément porteur, mais aussi des fonctions de stockage et * restitution d'énergie calorifique, cette cuve étant remplie d'un fluidiE- caloporteur. 8. Elément modulaire en béton armé pour la construction d'une paroi latérale de cuve ou de réservoir selon l'une quelconque d revendications I à 7, cet élément (1) possédant une section horîzont concave et étant pourvu de perçages verticaux (5,6) qui te traversent sir toute sa hauteur. 9. Elément modulaire en béton armé selon la revendication 8, pourr la construction d'une paroi latérale de cuve ou de réservoir ayant une forme d'ensemble prismatique, caractérisé en ce qu'il comprend une face médianes rectangulaire (2), encadrée par deux "demi-faces" latérales rectangulaires (3) de même hauteur que la face médiane (2) mais de longueur (L/2) égale à moitié de la longueur (L) de la face médiane (2), les deux demi-favm latérales (3) formant chacune le même angle avec la face médiane . 10. Elément modulaire en béton armé selon la revendication 9, pour la construction d'une paroi latérale de cuve ou de réservoir ayant l forme d'un prisme à base octogonale, caractérisé en ce que chacune des deux demi-faces latérales (3) forme un angle de 135 avec la face médiane (2). Il. Elément selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que sa face médiane (2) comporte deux évidements (9) recevant une matiez thermiquement isolante (11), ces deux évidements (9) étant creusés de part et d'autre de la zone centrale traversée par des perçages verticaux C5);tr alors que chaque demi-face latérale (3) comporte un seul évidement similaire (10).