Brevet FR2636718A1 — publié le 19900323

Structure en coque et procédé de fabrication d'une telle structure. La présente invention concerne les structures en coque pour réfrigérant atmosphérique du type comprenant une charpente reposant sur des fondations et un voile porté par la charpente et délimitant une cheminée. Elle trouve une application particulièrement importante dans les centrales de production d'electricite. La plupart des réfrigérants atmosphériques existant å l'heure actuelle sont constitués par une structure monolithique, en béton armé, dont la hauteur peut atteindre 180 m et plus, entourant un réseau de canalisations destiné à disperser l'eau å refroidir sur un corps d'échange. On a proposé (FR-A-2 222 516) une structure en coque du type ci-dessus défini dont la charpente est constituée par des éléments méridiens reliés å des éléments circonférentiels par des noeuds d'assemblage, l'étanchéité étant assurée p8r un voile. Cette constitution exige des operations complexes de montage et un grand nombre d'éléments différents, sans permettre pour autant de réaliser une coque de forme optimale du point de vue aéraulique. On connait également (EP-A-O 218 542) une structure en coque ayant une charpente auto-porteuse formee par un treillis de barres métalliques et un bardage directement appliqué sur la face externe ou interne de la charpente. Le bardage est constitué d'éléments directement appliqués sur la charpente. Cette constitution, comme la précédente, exige des opérations complexes de montage et de fixation du bardage sur la charpente. La présente invention vise å fournir une structure de coque répondant mieux que celles antérieurement connues aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'elle permet une fabrication simple et relativement économique tout en permettant d'optimiser la forme du conduit d'air dans la cheminée. Dans ce but l'invention propose notamment une structure en coque du type ci-dessus défini, dont la charpente est constituée par un treillis ayant une maille triangulaire, formé par plusieurs jeux de barres et présentant une symétrie de révolution autour de l'axe vertical du réfrigérant, les barres étant reliées par des noeuds situés aux sommes des mailles, caractérisée en ce que le voile, en matière textile, forme une cheminée continue, est disposé à l'intérieur de la charpente et est tendu par liaison a cette dernière en des points répartis sur la charpente avec un écartement vertical plus important que celui des noeuds d'assemblage. Pratiquement, le voile est généralement relié à certains seulement des noeuds, avantageusement appartenant à plusieurs séries situées à des niveaux différents de la charpente. Bien que constituant une cheminée continue, le voile sera en règle générale constitué de tronçons, par exemple en forme d'anneaux, raccordés les uns aux autres sur place. En ajustant les longueurs des attaches reliant le voile aux noeuds, il est possible de donner au voile une section méridienne différente de celle du treillis et optimisée du point de vue aéraulique. Quel le que soit la solution adoptée pour la réalisation du voile, celui-ci s'arrêtera à distance des fondations pour ménager, en partie basse de la structure, un passage d'entrée d'air lorsque la structure constitue la cheminée d'un échangeur atmosphérique. L'extrémité basse du voile peut être fixée à un linteau solidaire de la charpente. I1 est également possible de l'accrocher à un niveau variable pour obtenir une section de passage ajustable, notamment en fonction de la température ambiante et/ou de la puissance à laquelle fonctionne la centrale équipée de l'échangeur. Dans un premier mode de réalisation, chacun des noeuds de jonction entre barres comporte deux flasques coaxiaux munis de moyens destinés å les rapprocher, chaque flasque comprenant au moins deux alvéoles régulièrement répartis autour de l'axe et coopérant avec les alvéoles de l'autre flasque pour constituer des logements destinés à emprisonner des renflements terminaux des barres. Un seul et même type de noeud peut alors être utilisé pour constituer des structures de charpente spatiale ayant une courbure variable. Dans un autre mode de réalisation, la charpente a une forme cylindrique à axe vertical et donne au conduit d'air dans la cheminée une forme optimale simplement par ajustage de la longueur des attaches reliant le voile aux noeuds. Une telle structure est particulièrement économique. Toutes les barres et tous les noeuds du treillis peuvent être identiques, ce qui simplifie l'approvisionnement et le montage. Il est inutile de prévoir les noeuds pour autoriser un ajustement angulaire des barres par rapport aux noeuds ; ces derniers peuvent être constitués par de simples sphères ou boules massives percées de trous dans lesquels les parties terminales des barres sont montées par vissage, emmanchement et/ou collage. L'invention sera mieux comprise la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels - la figure 1 montre schématiquement, en élévation, la charpente d'une structure de coque suivant l'invention, destinée à constituer un réfrigérant atmosphérique (partie droite de la figure) et le voile délimitant une cheminée (partie gauche) - la figure 2 est une vue en coupe suivant un plan passant par l'axe d'un des noeuds de la charpente de la figure 1, montrant un mode possible d'accrochage du voile - la figure 3 est un schéma montrant une variante de liaison entre bandes constituant le voile - la figure 4 est une représentation très schématique d'une variante de réalisation, la partie droite montrant l'aspect externe du treillis et la partie gauche étant une coupe suivant un plan passant par l'axe - la figure 5, similaire à la figure 4, montre une autre variante encore de réalisation, à charpente cylindrique - la figure 6 montre schématiquement une constitution possible de noeuds d'assemblage utilisables dans la structure de la figure 5. La structure montrée schématiquement en figure 1 constitue la cheminée d'un réfrigérant atmosphérique "humide" qui peut être de l'un quelconque des types couramment utilisés à l'heure actuelle (à dispersion et/ou à ruissellement, à courants croisés ou à contrecourant). Cette structure comporte un voile placé à l'intérieur d'une charpente qui repose sur des fondations (non représentées sur la figure 1) ancrées dans le sol et elle est constituée par un treillis comprenant deux jeux de barres obliques 2 et 4 ; les barres d'un Jeu ont une inclinaison opposée à celle des barres de l'autre jeu sur la verticale, cette inclinaison étant d'environ 60 et dépendant de la géométrie de l'ouvrage. Dans chaque jeu, les barres sont assemblées en files régulièrement réparties autour de l'axe de la structure. Un troisième jeu de barres 6 est constitué de barres horizontales assemblées en cerces circonférentielles et constituant, avec les autres jeux de barres, une structure à maille en forme de triangle approximativement équilatéral. Les barres sont reliées par des noeuds d'assemblage. Ces noeuds peuvent avoir la constitution générale décrite dans la demande de brevet FR 88 08833 auquelle on pourra se reporter, et peuvent alors recevoir six barres 8 appartenant aux jeux 2, 4 et 6. A la différence de ceux précédemment décrits les noeuds pour la mise en oeuvre de l'invention sont munis de points d'ancrage d'attaches du voile, permettant de régler l'écartement entre ce voile et la charpente. Le noeud montre schématiquement en figure 2 comporte, comme celui décrit dans la demande de brevet FR 88 08 833 déjà mentionnée, deux flasques 10 et 12 identiques l'un å l'autre et présentant une symétrie de révolution d'ordre 6. Chaque flasque est avantageusement constitué par une pièce unique forme en matériau composite, tel que de la résine renforcée par des fibres de verre ou de carbone. Lorsque les flasques 10 et 12 sont placés face å face, deux alvéoles 16 en regard constituent un logement permettant d'emprisonner un renflement terminal 26 appartenant à une barre 8. Dans le mode de réalisation illustré, destiné à donner deux degrés de liberté a la barre et autorisant donc un réglage de la position angulaire de la barre 8 dans toutes les directions, les surfaces internes des alvéoles 16 sont en forme de calotte sphérique, de diamètre correspondant à celui des renflements 26, en forme de boule tronquée, aux tolérances de dimensionnement prés. Les dimensions de l'ouverture du logement et le diamètre de la barre 8 fixent l'angle maximum a que peut prendre la barre par rapport à la perpendiculaire à l'axe du noeud. Dans la pratique, un angle a d'environ 10 dans toutes les directions de l'espace sera généralement suffisant. Les barres 8 peuvent, comme les flasques, être en matériau composite (produit thetiao-durcissable renforcé par des fibres). On peut notamment utiliser des barres en deux pièces assemblées, de fabrication plus simple. Dans le cas représenté sur la figure 3, chaque barre comporte un tronçon de poutre tubulaire, fabriqué par exemple par pultrusion, enroulement filamentaire, injection en moule, etc ... et une boule 26 percée d'un trou cylindrique et collée sur le tronçon de poutre. Le voile d'étanchéité 30 placé å l'intérieur de la charpente constitue une cheminée continue de guidage d'écoulement. Dans le mode particulier de réalisation montré en figure 1 et 2, ce voile se compose de plusieurs bandes annulaires 32 dont les bords sont fixés * des rangées horizontales de noeuds par des moyens de liaison sensiblement étanches. Dans le cas illustré sur la figure 2, la liaison entre un noeud et deux bandes 32 successives comporte une biellette 34 ayant une liaison articulée avec le boulon correspondant 20 de serrage des flasques et une ceinture 36 de liaison formant rotule. La position de la ceinture 36 sur la biellette 34 est réglable a l'aide d'écrous 38, ce qui permet d'ajuster la forme et la tension des bandes 32.Ces bandes présentent des bourrelets terminaux 40 emprisonnés dans des gorges de la ceinture. Cette disposition permet de donner a la cheminée une forme différente de celle de la charpente et donc d'optimiser la loi de variation de la section droite offerte à l'écoulement le long de la structure. La toile sera généralement réalisée par tissage de fils de matériaux plastiques tels que les polyesters, puis enduction par matériau thermo-plastique ou thermo-durcissable tel que le PVC visant å imperméabiliser la toile. Une telle toile, ayant une masse spécifique de 1 250 g/m2, s'est révélée suffisamment résistante pour pouvoir supporter les intempéries pendant plusieurs années en restant imputrescible et imperméable aux fluides. Dans le mode de réalisation montré en figure 1, le voile ne s'étend vers le bas que jusqu'a la rangée inférieure de barres 6 de façon å laisser libre un passage d'entrée d'air. La charpente est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. Elle peut être doublée, dans les zones supportant des efforts particulièrement importants, par exemple en liant ensemble deux noeuds F l'aide de boulons 20 de grande longueur. Il est possible d'utiliser des structures de toiles différentes de celles montrées en figure 2 et notamment d'utiliser des bandes 32 raccordées sur place a l'aide de couvre-joints 42 serrés par des boulons 44 ayant un oeil terminal de liaison articulé comme cela est montre sur la figure 3. Du fait de la légèreté de la structure ainsi réalisée, sa fabrication peut être entreprise de façon simple a partir du sol, ce qui supprime les difficultés que présenterait l'assemblage de profilés tubulaires * grande hauteur. Le couronnement, maintenu au dessus du niveau du sol par des vérins ou d'autres supports ou engins, reçoit les profiles les plus hauts. Puis l'ensemble est levé périodiquement pour permettre le montage des profilés situés iauaédiatement au dessous de ceux qui ont été placés. On peut ainsi réaliser l'ensemble de la charpente de façon simple. La variante de réalisation montrée en figure 4, où les organes correspondants a ceux des figures 1 et 2 sont désignés par le même numéro de référence affecté de l'indice a, comprend une charpente å section droite circulaire constante sur toute sa hauteur. Une telle charpente cylindrique a l'avantage d'être constituée de barres 8a et de noeuds d'assemblage tous identiques. Le tracé de la cheminée est déterminé par un choix approprié de la longueur des biellettes 34 d'attache. Ce tracé peut être rendu optimal pour le tirage et permet d'augmenter la surface du corps d'échange thermique 46, å encombrement égal. Il est possible d'adopter une forme de cheminée s'écartant de la forme en hyperbolofde classique, adoptée pour les réfrigérants atmosphériques en béton armé pour des raisons de facilité de fabrication. La forme cylindrique montrée en figure 4 facilite encore la construction & partir du sol : encore une fois, le couronnement 48 peut être monté au sol puis soulevé a l'aide de vérins. Une première rangée de barres est fixée et reçoit les noeuds d'assemblage correspondants. Les vérins sont mis en action pour soulever davantage la partie réalisée et leurs appuis sont changés en faisant reposer temporairement la partie déja constituée sur des chandelles. Puis le procésus peut être poursuivi de la méme façon jusqu'a mise en place du linteau inférieur 50, qui est levé pour le raccorder a la partie basse 52, avant montage du corps d'échange 46. La structure montrée en figure 5 se différencie de celle de la figure 4 en ce que la charpente peut être considérée comme å répartition spatiale ou tridimensionnelle, et non plus seulement selon deux dimensions, des barres ou profilés 8b. Les noeuds d'assemblage doivent alors être prévus pour recevoir davantage de barres. La figure 6 montre å titre d'exemple un noeud 54 constitue par une sphère creuse dans laquelle sont ménagés six trous de réception des barres 8b, de la couche interne par exemple, un trou d'emmanchement d'une chape 56 de réception de la biellette 34b et deux trous de reception de barres 58 de liaison entre les deux couches, complétant la structure spatiale. Le nombre de couches peut être différent suivant les niveaux, la structure n'étant spatiale que dans les zones les plus sollicitées par des effort mécaniques. REVENDICATIONS 1. Structure en coque pour réfrigérant atmosphérique, comprenant une charpente reposant sur des fondations et un voile porté par la charpente et délimitant une cheminée, dont la charpente est constituée par un treillis ayant'une maille triangulaire, formée par plusieurs jeux de barres (8, 8a, 8b) et présentant une symétrie de révolution autour de l'axe vertical de la structure, les barres étant reliées par des noeuds situés aux sommets des mailles, caractérisée en ce que le voile (30), en matière textile, forme une cheminée continue, disposée a l'intérieur de la charpente, et est tendu par des liaisons avec cette dernitre en des points répartis sur. la charpente avec un écartement vertical plus important que celui des noeuds d'assemblage. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le voile (30, 30a, 3Ob) est relié à certains seulement des noeuds, appartenant uniquement å plusieurs séries situees a des niveaux différents de la charpente et séparées par d'autres séries. 3. Structure selon la revendication 1 ou 2, carac térisée en ce que le voile (30) est formé de bandes horizontales (32) raccordées de façon sensiblement étanche et tendues par des biellettes de liaison avec des noeuds 4. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la charpente a une forme cylindrique å axe vertical et en ce que le voile a une section variable le long de l'axe de la charpente, obtenue en donnant une longueur variable aux liaisons entre le voile (30, 30a, 30b) et la charpente. 5. Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce que toutes les barres et tous les noeuds de la charpente sont identiques les uns aux autres. 6. Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que les barres sont fixées aux noeuds par vissage, emmanchement ou collage de leur partie terminale dans des trous des noeuds. 7. Structure selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisée en ce que la charpente a une structure spatiale tridimensionnelle. 8. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les barres sont constituées en matériau thermo-durcissable renforcé par des fibres. 9. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le voile est en textile synthétique enduit de polychlorure de vinyle.