Brevet FR2614636A1 — publié le 19881104

L'invention concerne un dispositif de transmission d'efforts tranchants et de moments de torsion dans les plates-formes marines oscillantes, lesdites plates-formes comportant un pont supporté par une tour fixé au sol sousmarin et contenant au moins une articulation. Pour ces plates-formes oscillantes on peut utiliser un des trois types d'articulation suivants : articulation & cardan, articulation à rotule et pseudo-articulation & pieux flexibles. Ces articulations doivent transmettre les réactions de la structure, en particulier les efforts embase, tout en permettant l'oscillation de la structure dans n'importe quel plan vertical passant par le centre de rotation. Si les articulations & cardan transmettent bien la totalité des efforts, par contre, les articulations à rotule et à pieux flexibles nécessitent des dispositifs capables de reprendre les efforts horizontaux et de torsion. C'est ainsi que dans FR-A- 2.478.701, l'articulation à rotule est complétée par un dispositif anti-torsion formé par une liaison cardan, concentrique à l'articulation et dont deux articulations opposées du croisillon sont supportées par la partie inférieure du fut et les deux autres par l'embase. Ce dispositif est satisfaisant mais il a l'inconvénient d'entre un système mécanique complexe dont il faut envisager le remplacement durant la période d'utilisation de la plate-fqrme. Le FR-A- 2.568.908 décrit un autre dispositif de transmission d'efforts tranchants et de moments de torsions, utilisé pour une articulation à pieux flexibles. La tour reçoit & la périphérie de son extrémité inférieure des guides latéraux dans lesquels passent des pieux de cisaillement solidaires de la base ou de la fondation. Ce système empeche le déplacement latéral et la rotation de la tour selon son axe et permet le transfert au sol des efforts tranchants et des moments de torsion. Toutefois, il presente un risque d'usure important entre les pieux de cisaillement et leurs guides. Ce risque d'usure conduit à prévoir des pièces pouvant être remplacées durant l'utilisation de la plate-forme marine ou & utiliser des matériaux spéciaux permettant de réduire le phénomène d'usure, ou encore des surépaisseurs dont on admet l'usure totale. L'invention a pour objet de pallier aux inconvénients ci-dessus décrits, en réalisant un système de reprise des efforts tranchants et des moments de torsion ne présentant pas de risques d'usure et d'une conception mécanique simple. Le dispositif de reprise des efforts tranchants et des moments de torsion, selon l'invention, est remarquable en ce qu'il est constitué d'au moins un ensemble d'éléments structuraux, disposés obliquement ou perpendiculairement par rapport à l'axe de la tour entre une partie inférieure de la structure supérieure et une partie supérieure de la structure inférieure ou de la base, et ayant leurs extrémités liées respectivement aux dites parties des structures de la tour ou de sa base. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemples permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente schématiquement une plateforme oscillante comportant à son extrémité inférieure, une pseudo-articulation à pieux flexibles et un dispositif selon l'invention, prévu entre l'extrémité inférieure de la tour et la fondation. La figure 2 représente schématiquement une plateforme oscillante à base rigide, la pseudo-articulation à pieux flexibles reliant la tour à la base, le dispositif, selon l'invention, étant fixé entre l'extrémité inférieure de la tour et la base. La figure 3 représente schématiquement une plateforme oscillante comportant une base rigide, du genre montré figure 2 mais dans laquelle la tour comporte une deuxième pseudo-articulation équipée également d'un dispositif selon l'invention. La figure 4 est une vue partielle d'une tour oscillante comportant un dispositif selon l'invention. La figure 5 est une vue partielle d'une tour oscillante comportant un dispositif selon l'invention avec un autre exemple de réalisation. La figure 6 est une vue partielle d'une plate-forme articulée sur une embase fixée au fond sous-marin, le dispositif, selon l'invention, étant fixé entre l'extrémi- té inférieure de la tour et l'embase. La figure 1 est une vue schématique d'une plateforme marine oscillante Elle est constituée de façon connue d'un pont 1 supporté par une tour 2, qui, selon l'exemple de réalisation représenté, est constituée d'une structure polygonale formée par des membrures verticales reliées entre elles par un treillis métallique et d'une fondation 3. La tour est fixée dans le sol sous-marin par des pieux 4 qui sont ici constitués par l'extrémité de pieux flexibles s'étendant sur toute la hauteur de la tour et fixés & leur extrémité supérieure au pont. Ces pieux cons- tituent une pseudo-articulation au niveau de la discontinuité entre membrures de la structure et le sol sous-marin et permettent, grace leur flexibilité, l'oscillation de la plate-forme. Ce type d'articulation est connu du brevet FR-A-2.568.908. Afin de reprendre les efforts tranchants et les moments de torsion que doit supporter la pseudo-articulation, le dispositif 5 selon l'invention, est formé d'éléments structuraux rectilignes 6, 7, fixés obliquement par leurs extrémités entre l'extrémité inférieure de la tour et la fondation. La fondation est constituée de pieux 10, 11 qui dans l'exemple représenté, sont foncés dans le sol sousmarin selon une configuration homologue de celle de- la structure polygonale de la tour. L'exemple de la figure 1 montre deux éléments structuraux 6 et 7 fixés obliquement par rapport à l'axe de la tour, par une de leurs extrémités, aux extrémités inrérieures des membrures d'angle 8, 9 de la tour 2 et par leurs autres extrémités aux pieux 10, 11 de fondation, lesdits deux éléments étant croisés de manière à permettre la reprise d'efforts tranchants et de torsion quelque soit leurs sens, les éléments structuraux travaillant l'un en compression et l'autre en traction et vice-versa. D'autres éléments structuraux identiques 6 et 7, non représentés sur la figure I, se trouvent sur les autres faces de la structure polygonale au niveau de la pseudo-articulation. Les éléments structuraux sont formés par exemple de barres,de profilés ou de tubes dont les caractéristiques sont choisies en fonction des sollicitations maximales prévues pour un site donné. D'une manière générale ces éléments seront longitudinalement suffisamment résistants pour transmettre les efforts tranchants et les moments de torsion entre les parties supérieure et inférieure de la structure, tout en étant suffisamment souples en flexion pour minimiser la transmission d'efforts axiaux et de moments de flexion entre les parties inférieure et supérieure de la structure ou entre la structure et sa fondation, pour ne pas altérer le comportement dynamïque de la plate-forme marine oscillante. Dans certains cas particuliers d'exploitation et si les conditions d'environnement s'y prêtent, on utilise ces éléments structuraux pour transmettre tout ou partie de l'effort axial de la tour et procurer tout ou partie du couple de rappel assurant la stabilité de la tour. --- Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les éléments structuraux 6 et 7 sont rigidement liés & la structure et à la fondation. Dans un autre exemple de réalisation non représenté, ces éléments structuraux comportent à leurs extrémités, une liaison par rotules mécaniques ou par tout autre moyen permettant d'éliminer les efforts de flexion dans ces éléments. Ces éléments peuvent également ne pas résister aux efforts de compression, soit parce que leurs élancements sont trop importants, soit qu'ils sont constitués de cables ou de channes. Afin de rendre plus simple la description des exemples d'application du dispositif, selon l'invention, on a supposé que les extrémités des éléments structuraux étaient fixés entre les membrures d'angle de la tour et sur des points d'ancrage homologues précédents ou suivants de la fondation, mais ceci n'exclut pas une fixation en tous autres points de l'extrémité inférieure de la structure et de la fondation ou des parties oscillant l'une par rapport à l'autre, à condition que les éléments soient fixés obliquement ou perpendiculairement par rapport à l'axe de la tour. La figure 2 est un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif 5 selon l'invention, ledit dispositif étant monté sur une tour 12 & base fixe 13. La base 13 est constituée d'une structure treillis maintenue sur le sol sous-marin. L'articulation de la plate-forme est constituée, comme dans l'exemple précédent, d'une pseudoarticulation formée par dés pieux flexibles 14. La figure 3 est un troisième exemple de réalisad'un dispositif 5 selon l'invention. La tour représentée est constituée de trois parties : une structure fixe de base 15, ancrée dans le sol sous-marin par des pieux d'ancrage 18; une structure intermédiaire 16 liée à la structure fixe de base 15 par une pseudo-articulation formée par des pieux flexibles 19 et par un dispositif 5 selon l'invention, et une structure supérieure 17, liée à la structure intermédiaire 16 par une pseudo-articulation formée par des pieux flexibles qui sont, dans cet exemple de réalisation, formés par les prolongements des pieux flexibles constituant la pseudo-articulation entre la structure intermédiaire et la stucture fixe de base, et par un dispositif 5, selon l'invention, fixé entre l'extrémité supérieure de la structure intermédiaire 16 et l'extrémité inférieure de la structure supérieure 17. La figure 4 est une vue partielle d'une tour oscillante présentant une pseudo-articulation par pieux. flexibles et un dispositif selon l'invention. Dans cet exemple de réalisation, les pieux flexibles 19 sont guidés dans des guides 20 fixés sur les membrures d'angle 21 d'une structure supérieure et 22 d'une structure inférieure. Le dispositif de transmission d'efforts est constitué de barres 23, 24 croisées, reliant respectivement l'extré- mité d'une membrure d'angle 21 de la structure supérieure à l'extrémité d'une membrure d'angle suivante ou précédente 22 de la structure inférieure. Pour éviter toute interférence, les deux barres sont décalées l'une par rapport à l'autre dans le plan vertical. La figure 5 est une vue partielle d'une tour oscillante présentant un dispositif selon l'invention avec un autre exemple de réalisation par rapport à la figure 4.Les barres 23 et 24, perpendiculaires à l'axe de la tour, sont décalées l'une par rapport à l'autre dans le plan horizontal. Pour simplifier le dessin les pieux flexibles et les treillis des structures ne sont pas représentées. Les exemples précédents mentionnent des articulations constituées par des pieux flexibles, mais il est évident que le dispositif est applicable & tous types d'articulations et en particulier aux articulations à rotule dont un exemple est donné à la figure 6. Une partie 250 de l'articulation à rotule 25 est fixée une embase 26 reposant sur le sol sous-marin et maintenu soit par son poids, soit par des pieux de fixation (non représentés). La partie inférieure de la tour 27 qui selon l'exemple représente a la forme d'une structure en treillis de section rectangulaire, est entretoisee de manière à assurer le maintien de l'autre partie 251 de l'articulation. Le dispositif de transmission d'efforts 28, selon l'invention, est constitue de barres 29, 30 sur chacun des côtés de la structure.Les extrémités des barres sont fixées, comme précédemment décrit, entre les extrémités inférieures des membrures d'angle 31 de la structure et des plots de fixation 32, prévus dans l'embase 26 et disposés selon une configuration homologue & celles des membrures d'angle 31 de la structure de tour 27. L'utilisation du dispositif, selon l'invention, n'est pas limité å des tours polygonales mais est également utilisable avec des tours & fut cylindrique. Les éléments structuraux sont alors fixés de préférence entre la circonférence de l'extrémité inférieure de la tour et l'extrémité supérieure de la structure inférieure ou de la base. Comme dans les autres exemples, les éléments voisins, disposés obliquement ou perpendiculairement par rapport à l'axe de la tour et peuvent se croiser ou être dirigés dans des directions dans des directions opposes de manière que, de préférence, un élément soit sous-tension alors que l'autre est sous compression. Dans les exemples de réalisation précédemment décrits, les éléments structuraux sont disposés de manière ne pas couper matériellement le contour projeté sur le plan horizontal contenant le point d'articulation. Cette hypothèse a été implicitement admise afin de simplifier les figures et les explications, mais d'une manière generale, il n'y a pas d'emptchement autres que ceux découlant de l'encombrement plus ou moins important du volume intérieur de la tour du au passage des tubes d'exploitation et du système d'articulation par pieux flexibles ou par rotule. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission d'efforts tranchants et de moments de torsion dans des plates-formes marines oscillantes, lesdites plates-formes comportant un pont supporté par une tour fixée au sol sous-marin, ladite tour comportant au moins une structure supérieure reliée à une structure inférieure ou à une base par une articulation, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un ensemble d'éléments structuraux (6, 7; 23, 24; 29, 30) disposés obliquement ou perpendiculairement par rapport à l'axe de la tour entre une partie inférieure de la structure supérieure (2, 12, 17, 16, 27) et une partie supérieure de la structure inférieure (3, 13, 16,15) ou de la base (13, 26), et ayant leurs extrémités liées respectivement aux dites parties des structures de la tour ou de sa base. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments structuraux (6, 7) sont disposés à l'extrémité inférieure de membrures d'angle (8, 9) de la structure supérieure et des pieux de fondation (10, 11) fixés dans le sol sous-marin, un élément structural (6) reliant une membrure d'angle (8) de la structure supérieure & un ou plusieurs pieux de fondation (10). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments structuraux sont disposés entre l'extrémité inférieure de la structure supérieure et l'extrémité supérieure de la base rigide (13, 15) fixée dans le sol. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que qu'il comporte un deuxième ensemble d'éléments structuraux disposés entre l'extrémité inférieure d'une structure supérieure (17) et l'extrémité supérieure d'une structure intermédiaire (16), le premier ensemble étant disposé entre l'extrémité inférieure de la structure intermédiaire (16) et l'extrémité supérieure d'une structure fixe de base (15). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments structuraux (6, 7, 23, 24, 29, 30) comportent & leurs extrémités des liaisons rigides avec les parties de la tour ou sa base'liées par l'articulation. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments structuraux (6, 7, 23, 24, 29, 30) comportent à leurs extrémités des liaisons par rotules mécaniques ou par tout autre moyen permettant d'éliminer les efforts de flexion dans ces éléments. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments structuraux (6, 7, 23, 24, 29, 30) sont constitués de manière à ne pas résister aux efforts de compression.