Brevet FR2634856A1 — publié le 19900202

CONDUIT EN BETON La présente invention concerne un conduit en béton, et plus précisément un conduit destiné à servir d'élément constitutif d'un réseau d'assainissement pour la collecte, l'écoulement et le transfert d'eaux usées ou pluviales, ou encore à servir de passage aux piétons. De tels éléments sont assemblés les uns aux autres, bout à bout, avec interposition d'un joint d'étanchéité. Ils sont généra lenent placés dans des tranchées, puis recouverts de remblai. Dans ce contexte, les fabricants de conduits en béton ont toujours cherché à établir un compromis entre d'une part le poids et le prix de revient des conduits - qui doit être faible - et la résistance mécanique de ces conduits qui, au contraire, doit être la plus grande possible. Chaque conduit doit en particulier présenter une résistance élevée à la fissuration et à la rupture, lorsqu'il est soumis à une charge d'écrasement dirigée de haut en bas ; des normes sévères de conformité des conduits à ces spécifications ont été élaborées, dont les tests de réception simulent les conditions réelles d'écrasement auxquelles sont exposés les conduits après leur installation, à savoir la pression due au remblai et aux surcharges roulantes. La grande majorité des conduits fabriqués et utilisés actuel levant sont des tuyaux cylindrique. Cette forme offre plusieurs avantages. En premier lieu, pour un périmètre donné - et donc pour une quantité de matière constitutive de paroi donnée - c'est la forma qui offre la plus grande section de passage et facilite l'écoulement de l'effluent transporté. En second lieu, elle se prote à une fabrication industrielle à l'aide de machines conçues pour allier performances du produit et niveau élevé de production. En troisième lieu, elle favorise la mise en place de joints d'étanchéité pour la liaison des abouts mâle et femelle de deux conduits adjacents, l'expérience montrant que la pose d'un joint en caoutchouc sur une section circulaire peut se faire aisément, morne par un ouvrier peu qualifié, et dans des conditions de travail difficiles. Ce type de tuyau en béton donne généralement satisfaction, surtout lorsque l'on a affaire à des diamètres faibles ou moyens. Par contre, pour des tuyaux de diamètres relativement grands, supérieurs à environ 1 000 mm, le compromis recherché entre un faible poids et une bonne résistance à l'écrasement n'est pas obtenu de manière satisfaisante. En effet, pour ces gros tuyaux, le poids augmente très rapidement avec l'épaisseur de paroi, ce qui pose naturellement des problèmes de manipulation des tuyaux, problèmes qui se rencontrent en particulier lors de leur mise en place. Les fabricants sont donc amenés à fournir des produits qui se trouvent souvent à la limite des exigences prévues par les normes, en ce qui concerne leur résistance à l'écrasement. Lors de leur mise en oeuvre, les tuyaux de grand diamètre subissent des efforts non contrôlés qui entraînent des fissurations préjudiciables à l'étanchéité et au bon viellissement de l'ouvrage. Un surdimensionnement de la paroi des tuyaux, qui réduirait le risque de fissuration et de rupture, entraînerait malheureusement un poids excessif pratiquement inacceptable. Pour tenter de résoudre ces différents problèmes, on a déjà proposé des conduits de section non circulaires, notamment ovales, présentant une meilleure résistance à l'écrasement que les conduits de section circulaire. Cependant, cette solution n'est pas entièrement satisfaisante dans la mesure où ce genre de conduit ne permet pas de satisfaire aux différentes conditions, notamment d'étanchéité, imposées par les prescripteurs. La liaison étanche de deux conduits adjacents est délicate, la pose d'un joint en caoutchouc sur une section non circulaire étant difficile. Il a été aussi proposé, par ailleurs, de prévoir dans un conduit à paroi extérieure cylindrique deux surépaisseurs de paroi qui sont positionnées l'une au sommet et l'autre à la base du conduit (lorsque celui-ci est placé horizontalement). Ce conduit présente une forme extérieure cylindrique, tandis que sa paroi intérieure comprend un plateau horizontal haut et un plateau horizontal bas, ces plateaux étant reliés par des portions de cylindre. Ce genre de conduit, qui est décrit dans FR-A-2 209 066, possède une résistance à l'écrasement améliorée par rapport à celle d'un tuyau similaire à paroi intérieure complètement cylindrique. ll présente en plus l'avantage de pouvoir être fabriqué dans des machines de moulage classiques, après simple changement du noyau du moule. Toutefois, des essais ont montré que l'amélioration de la résistance à l'écrasement d'un tel conduit n'était pas très significative. En effet, sous une charge verticale, les zones critiques qui se localisaient initialement au sommet et à la base de la paroi interne du conduit, sont transférées sur les flancs latéraux - ou reins - et plus précisément dans les zones de la paroi extérieure du conduit situées au niveau de ces reins, zones qui travaillent à la traction par suite de la tendance à l'ovalisation du conduit sous la charge d'écrasement. Ces zones sont donc fragiles et très vulnérables à la fissuration, si bien que le gain de résistance recherché est finalement faible. C'est pourquoi un objectif de la présente invention est de perfectionner le conduit qui vient d'être décrit, tout en en conservant les avantages, en en améliorant très sensiblement la résistance à l'écrasement. Un autre objectif de l'invention est de proposer une forme de conduit qui puisse recevoir, si besoin, une armature métallique interne (noyée dans le béton), cette armature étant conçue pour travailler dans des conditions optimales afin d'améliorer encore très sensiblement la résistance du conduit, ceci grâce à une armature simplifiée et avec une quantité de métal (acier) réduite. Ces résultats sont atteints, conformément à l'invention, par le fait que le conduit, dont la paroi interne est au moins partiel liement cylindrique, présente deux paires de méplats parallèles et diaiàtralement opposés deux à deux, ces deux paires de méplats étant angulairement décalées de 900 l'une par rapport à l'autre, de manière à former quatre zones d'épaisseur renforcée, celles-ci étant destinées à être positionnées l'une au sommet, une autre à la base, et les deux autres latéralement au niveau des reins du conduit, lorsque ce dernier est mis en place sur un site, dans une position approximativement horizontale (c'est-à-dire presque horizontalement, mais avec une faible pente nécessaire à l'écoulement du fluide transporté). Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses (mais non limitatives) - la paroi interne du conduit a une section droite qui s'inscrit dans un cercle fictif concentrique à la section droite (circulaire) de sa paroi externe, la section desdits méplats constituant des cordes dudit cercle fictif - l'angle au centre desdites cordes a une valeur de l'ordre de 600 environ - les zones intermédiaires de la paroi interne qui séparent lesdits méplats, ont également la forme de méplats, la section droite de cette paroi interne formant un octogone qui s'inscrit dans ledit cercle fictif - les zones intermédiaires de la paroi interne qui séparent lesdits méplats sont des portions de cylindres dont la section droite est un arc dudit cercle fictif - le conduit est pourvu d'une armature métallique noyée dans le béton, qui a une forme générale cylindrique, composée d'une série de cerces ou spires reliées par des génératrices ; - cette armature est munie d'une série de barres de renforcement rectilignes parallèles qui constituent des cordes de la section droite (circulaire) de l'armature, ces barres étant noyées dans la zone d'épaisseur renforcée prévue au sommet et/ou à la base du conduit, parallèlement au méplat#correspondan et à faible distance de ce dernier ; - cette armature est munie de deux séries de barres de renforcement en forme d'arcs de cercle qui sont noyées dans les zones latérales à épaisseur renforcée, à faible distance de la paroi externe du conduit ;; - le conduit comporte à l'une de ses extrémités un about femelle comprenant un collet et, à son autre extrémité, un about mâle complémentaire - le conduit présente une embase dont la paroi extérieure a la foree générale d'un dièdre tronqué. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparai- tront de la description et des dessins annexés qui en présentent des modes de réalisation préférentiels. Sur ces dessins - les figures 1 et 2 sont des vues en perspective qui montrent respectivement les extrémités femelle et m le d'un conduit conforme à l'invention - la figure 3 est une section droite du conduit des figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 montrant une variante possible de la section du conduit - la figure 5 représente en perspective une armature nétallique adaptée pour renforcer un conduit selon l'invention - la figure 6 est une section droite représentant un conduit conforme à l'invention, analogue à celui des figures 1 à 3, mais renforcé par l'armature de la figure 5 - les figures 7 et 8 montrent deux formes de réalisation possibles d'un conduit conforme à l'invention pourvu d'une embase. Le conduit 1 représenté sur les figures 1 à 3 est un conduit en béton dont la paroi externe 100 est cylindrique, tandis que sa paroi interne 10 est polygonale. Plus précisément, la paroi interne comprend deux méplats 2 dia~ètralement opposés, destinés à être placés l'un au sommet et l'autre à la base du conduit, lorsque celui-ci est mis en place à plat sur un site (position des figures). 11 présente deux autres méplats 3 également diamétralement opposés et parallèles entre eux, mais décalés de 900 par rapport aux méplats 2. Les méplats 3 se trouvent donc disposés verticalement, alors que les méplats 2 se trouvent disposés pratiquement horizontalement. En coupe, ces méplats représentent des cordes d'un cercle fictif 200 dans leqvu.l s'inscrit le polygone correspondant à la paroi interne du conduit. Les angles au centre (u), respectivement (v) des méplats 2 et 3 sont de préférence voisins de 600. Les portions de la paroi interne intermédiaires entre deux méplats 2, 3 sont également constituées par des méplats 4 ; ces derniers ont un angle au centre voisin de 300. Le polygone est donc un octogone qui s'inscrit dans le cercle fictif 200. Le conduit possède donc des zones d'épaisseur renforcée désignées par les références 20, 21 et 30, qui sont destinées à être positionnées (lorsque le conduit est installé sur le site) respectivement l'une au sommet, l'autre à la base, et les deux autres latéralement, au niveau des reins du conduit. La figure 1 montre l'about femelle la du conduit, cet about comprenant un renfoncement 11 de la paroi, qui est délimité par une languette ou lèvre annulaire 12 ; cette dernière sert à l'emboSte- ment de la partie mâle 14 de l'about lb (qui correspond à l'autre extrémité du conduit). On a désigné par la référence 13 la face d'extrémité de l'about mâle. La liaison de deux conduits adjacents se fait de manière traditionnelle, par mise en place de la partie 14 à l'intérieur de la lèvre annulaire 12, après interposition d'une bague d'étanchéité en matériau élastomère. De manière connue, les parties complémentaires 14 et 12 ont une surface d'emboîtement légèrement conique. Nous allons maintenant donner, à titre indicatif, un exemple de dimensions pouvant s'appliquer à ce conduit. Le conduit a une longueur utile de 2 m et un diamètre extérieur de 1 500 mm. Soit (e) le diamètre minimal de paroi, qui correspond à la différence entre les rayons de la paroi externe 100 et du cercle fictif 200 ; soit (e1) l'épaisseur de paroi maximale au niveau de l'un des méplats 2 ou 3, et (e2) l'épaisseur de paroi maximale au niveau de l'un des méplats intermédiaires 4. A titre indicatif, on aura : i40 mm La masse diun tel élément en béton est de l'ordre de 5 100 kilograwes, et sa section intérieure est de 1,55 m2 Si on compare les principales caractéristiques de ce conduit avec celles d'un tuyau traditionnel cylindrique de même diamètre externe, et de diamètre intérieur correspondant à celui du cercle fictif 200 (tuyau ayant une épaisseur de paroi constante de 14 cm), on constate que - la résistance à l'écrasement du conduit selon l'invention est de 2 à 2,5 fois plus grande que celle du tuyau cylindrique - la masse du conduit est supérieure de 30 % environ à celle du tuyau cylindrique - le prix de revient du conduit est supérieur de 20 à 25 % à celui du tuyau cylindrique - la section intérieure du conduit est inférieure de 14 % environ par rapport à celle du tuyau cylindrique. - la surface diamétrale chargée est inférieure de 14 % environ à celle du tuyau cylindrique. Il est donc clair, que grâce l'invention, pour des modifications relativement faibles des différentes caractéristiques utiles du conduit, on obtient une augmentation considérable de sa résistance. Dans la variante de la figure 4, les zones intermédiaires entre les méplats 2 et 3 sont constituées par des portions de cylindre 4' qui correspondent au cercle fictif 200. La figure 5 montre très schématiquement une armature métallique pouvant être utilisée pour renforcer un conduit selon l'invention. Cette armature est formée d'une série de cerces (ou spires) 50, dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre extérieur du conduit à équiper. Ces anneaux sont reliés par des barrez 60, 70 disposées longitudinalement pour former des génératrices de l'armature ; celle-ci a donc la forme générale d'une cage cylindrique. Cette armature est renforcée à sa base et à son sommet par des barres métalliques rectilignes 6t qui relient deux barres longitudi nales 60. Pour ne pas surcharger inutilement la figure 5, seules les barres disposées au sommet ont été représentées ; à la base de l'armature, des barres longitudinales similaires ainsi que des traverses rectilignes 62 sont également prévues. Ces renforcements ont donc l'allure d'échelles dont les barres longitudinales forment les montants et dont les barres rectilignes transversales 61 (ou 62) constituent les barreaux. Au niveau des reins de l'armature, c'est-à-dire de chaque côté des flancs de celle-ci, sont prévus des renforcements similaires mais dont les traverses sont arquées ; seule une des deux armatures a été représentée à la figure 5 pour ne pas la surcharger inutilement. Cette armature comprend donc une série de barres transversales 71 reliant deux barres longitudinales 70. Les barres 71 ont la forme d'arcs de cercle, dont le rayon est le même que celui des cerces ou spires 50. Le conduit est fabriqué par moulage du béton autour de l'armature, après que celle-ci ait été installée dans le moule. La figure 6 montre la section du conduit obtenu. Ce conduit est renforcé par les anneaux 50 ; en outre, il est particulièrement renforcé au niveau des méplats haut et bas 2 par les barres rectilignes 61, 62. Le rôle de ces barres est d'augmenter la résistance à la traction de la paroi interne du conduit à ce niveau, celle-ci travaillant à la traction sous l'effet d'une charge d'écrasement verticale ; de manière analogue, les barres arquées latérales 71, 72, vont améliorer la résistance à la traction de la paroi externe du conduit, au niveau de ses flancs ; comme on l'a dit plus haut, la tendance à l'ovalisation du conduit tend en effet à générer des contraintes de traction à ce niveau. Le procédé utilisé pour la fabrication de la cage d'armature peut être analogun à celui utilisé pour les tuyaux traditionnels : cerces, spires ou treillis soudés, avec génératrices droites ou en zig-zag, les renforts du type "échelle" 60-61 et 70-71 étant positionnés et fixés sur la cage. Dans la forme de réalisation de la figure 7, la surface extérieure 100 du conduit n'est pas entièrement cylindrique ; en effet, ce conduit présente une embase 8 en forme de dièdre tronqué, cette embase étant formée de deux plans 80, 81 convergeant vers le bas et coupés par un plan d'appui horizontal 82. Ce type de conduit peut être prévu pour certaines utilisations. Sa paroi interne 10 a la meme forme polygonale que le conduit des figures 1 à 3, et ce type de conduit présente naturellement les mêmes avantages qu'un conduit à parois complètement cylindriques pour ce qui est de sa résistance à la fissuration et à la rupture. Il peut naturellement également être renforcé par une armature similaire à celle de la figure 5. Le conduit 9 qui fait l'objet de la forme de réalisation illus trée à la figure 8, est analogue à celui de la figure 7, à la différence qu'il est constitué de deux demi-coquilles 91, 90 ; celles-ci sont encastrées l'une sur l'autre au niveau des reins du conduit, grace à des profils d'emboîtement longitudinaux 15 en soi connus. Pour obtenir un rendement maximum des performances du conduit, il est nécessaire de respecter le sens de pose. Pour faciliter le bon alignement et l'emboîtement de deux conduits adjacents au owent de la pose, il est avantageusement prévu des repères au niveau de l'axe (fibre neutre) de la paroi 3. Ces repères sont par exemple de petits creux (cuvettes) désignés par les références 110, 130 sur les figures 1 et 2. REVENDICATIONS 1. Conduit en béton, destiné notamment à servir d'élément constitutif d'un réseau d'assainissement, dont la paroi externe est au moins partiellement cylindrique, caractérisé en ce que sa paroi interne présente deux paires de méplats (2, 3) parallèles et diamétralement opposés deux à deux, ces deux paires de méplats étant angulairement décalées de 900 l'une par rapport à l'autre, de manière à former quatre zones d'épaisseur renforcée, celles-ci étant destinées à être positionnées l'une (20) au sommet, une autre (21) à la base, et les deux autres (30) latéralement au niveau des reins du conduit (1) lorsque ce dernier est mis en place sur un site, dans une position approximativement horizontale. 2. Conduit en béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa paroi interne a une section droite qui s inscrit dans un cercle fictif (200) concentrique à la section droite (circulaire) de sa paroi interne (100), la section desdits méplats (2, 3) constituant des cordes dudit cercle fictif (200). 3. Conduit en béton selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle au centre (u, v) desdites cordes a une valeur de l'ordre de 600 environ. 4. Conduit en béton selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les zones intermédiaires de sa paroi interne (10) qui séparent lesdits méplats (2, 3) ont également la forme de méplats (4), la section droite de cette paroi interne formant un octogone qui s inscrit dans ledit cercle fictif (200). 5. Conduit en béton selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les zones intermédiaires de sa paroi interne (10) qui séparent lesdits méplats sont des portions de cylindre (4') dont la section droite est un arc dudit cercla fictif (200). 6. Conduit en béton selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'une armature métallique (5) noyée dans le béton, qui a une forme générale cylindrique, composée d'une série de cerces ou spires (50) reliées par des barres (60, 70) disposées suivant les génératrices. 7. Conduit en béton selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite armature (5) est munie d'une série de barres de renforcement rectilignes parallèles (61, 62) qui constituent des cordes de la section droite (circulaire) de l'armature, ces barres étant noyées dans la zone d'épaisseur renforcée (20, 21) prévue au soet et/ou à la base du conduit (1), parallèlement au méplat correspondant (2) et à faible distance de ce dernier. 8. Conduit en béton selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite armature (5) est munie de deux séries de barres de renforcement en forme d'arcs de cercle qui sont noyées dans les zones latérales à épaisseur renforcée (30), à faible distance de la paroi externe (100) du conduit. 9. Conduit en béton selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte à l'une (la) de ses extrémités un about femelle comprenant une lèvre d'emboîtement annulaire - ou collet -, et à son autre extrémité (lb) un about mâle complémentaire. 10. Conduit en béton selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il présente une embase (8) dont la paroi extérieure a la forme générale d'un dièdre tronqué.