Brevet FR2642772A1 — publié le 19900810

La présente invention concerne un dispositif constructif à structure alvéolaire pour pistes temporaires d'avions ou de véhicules lourds. I1 est connu d'utiliser des plaques d'envol métalliques pour réaliser de telles pistes. L'inconvénient de ce type.de piste réside dans le fait que lorsque le terrain est de très faible portance, par exemple s'il se présente sous la forme d'un sol pulvérulent comme on en rencontre dans les milieux désertiques, l'ensemble des plaques ne peut supporter des efforts importants, tels que ceux engendrés lors de l'atterrissage d'un avion. De plus, de telles plaques d'envol sont lourdes et de manipulation peu aisée. Une solution mise en oeuvre dans le cas de sols de faible portance consiste å construire une piste en utilisant des polymères synthétiques tissés ou non tissés, tels que des géotextiles. Ces géotextiles améliorent sensiblement les capacités portantes et la résistance à la formation d'ornières dans les sols locaux; ils devraient donc permettre la réalisation de pistes légères. Cependant, lorsque le site est trop isolé et que la piste présente un caractère temporaire, sa mise en oeuvre est trop longue et nécessite trop de moyens matériels. La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle a pour objet un dispositif constructif à structure alvéolaire pour pistes temporaires d'avions ou de véhicules routiers, construites sur des sols de faible portance, cette structure alvéolaire étant constituée d'une série de coques structurelles élémentaires, de longueur L et de largeur 1, comprenant n cheminées d'axe vertical, réparties symétriquement par rapport à p plans verticaux longitudinaux de symétrie en p+l rangées de n/(p+l )cheminées, ceci dans les deux directions parallèles à la longueur L et à la largeur 1 de ladite coque élémentaire. Suivant un mode de réalisation avantageux, chaque cheminée a la forme générale d'un tronc de pyramide droit, ouvert au sommet et à base polygonale. On obtient ainsi un ensemble de coques empilables, léger et aisément transportable. D'autres caracteristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement a titre d'exemple, et en regard des dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en perspective d'une coque structurelle alvéolaire selon l'invention - la Fig. 2 est une coupe transversale d'un exemple de réalisation d'une piste d'envol selon l'invention - la Fig. 3 est une coupe transversale d'un autre exemple de réalisation d'une piste d'envol selon l'invention. Pour réaliser'une piste d'envol selon l'invention, apte à recevolr des véhicules lourds, avions gros porteurs ou autres, sur un sol de faible portance, on utilise le principe du confinement d'un matériau pulvérulent, tel que du sable, à l'intérieur d'une structure alvéolaire déformable constituée de coques structurelles minces empilables. Comme représenté à 1a Fig. 1, une coque structurelle élémentaire suivant l'invention, de longueur L et de largeur 1, est obtenue par moulage ou injection d'une résine renforcée de fibres de verre. La coque comprend n cheminées 1, d'axe vertical X-X, amant chacune la forme générale d'un tronc de pyramide droit, ouvert à son sommet, à base polygonale régulière et arêtes la. Les cheminées sont réparties symétriquement, par rapport à p plans verticaux longitudinaux de symétrie, en ptl rangées de chacune n/(p+1) cheminées; elles s'étendent suivant les deux directions parallèles à la longueur L et à la largeur 1 de la coque. Les sommets des cheminées 1 sont contenus dans un même plan horizontal supérieur, de même qu'un plan horizontal inférieur contient toutes les bases des cheminées 1. Chaque cheminée 1 est reliée à la cheminée voisine par une nervure 2 située entre les deux plans horizontaux supérieur et inférieur de la coque, de préférence à proximité du plan horizontal inférieur. Les nervures 2 sont donc réparties également symétriquement par rapport aux p plans verticaux longitudinaux de symétrie. Chaque cheminée 1 comporte avantageusement quatre nervures 2 réparties également sur son périmètre, dans le prolongement des arêtes la, la reliant ainsi aux quatre cheminées adjacentes. Les plans verticaux longitudinaux de symétrie sont aussi plans de symétrie pour plusieurs alvéoles 3 faisant saillie vers le bas par rapport a un plan horizontal median de la coque tangent aux nervures 2. Ces alvéoles 3, d' axe vertical Y-Y parallèle aux axes X-X, sont disposées entre deux cheminées 1 adjacentes suivant une direction faisant un angle de 45 avec l'une ou l'autre des directions parallèles a la longueur L ou à la largeur 1 de la coque. L'ensemble de la coque est donc constitué dans les directions longitudinale d'une part et transversale d'autre part, d'une succession de cheminées 1 et de nervures 2, et dans la direction à 45 par rapport à l'une qu l'autre des directions précédentes, d'une succession de cheminées 1 et d'alvéoles 3. Chaque alvéole 3 est percée dans son fond, au niveau du plan horizontal inférieur de la coque, d'un trou 4 d'axe vertical confondu avec l'axe Y-Y de l'alvéole correspondante. Les faces d'extrémité de la coque, qu'elles soient longitudinales ou transversales, sont constituées d'une succession de demi-nervures 7 et de demi-alvéoles 8 ou bien d'un plan incliné sur l'horizontale, non représenté, permettant l'empilement des plaques. Ainsi, lorsque deux coques sont juxtaposées de telle manière que leurs plans longitudinaux ou transversaux de symétrie soient confondus, chaque demi-nervure 7 de la première coque est en vis-à-vis de la demi-nervure 7 correspondante de la coque voisine, de même que chaque demi-alvéole 8 de la première coque est en vis-à-vis de la demi-alvéole correspondante de ladite coque voisine, formant ainsi une succession de nervures et d'alvéoles. On obtient alors une structure de toute dimension voulue en juxtaposant x coques dans les deux directions longitudinale et transversale. Dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig. 1, la coque selon l'invention comporte dix cheminées 1, réparties symétriquement par rapport a un plan longitudinal de symétrie P parallèle à la longueur L de la coque, en deux rangées de cinq et réparties symétriquement par rapport aux plans transversaux P1, P2, P3, P4 parallèles à la largeur l de la coque en cinq rangées de deux. La coque comporte également quatre alvéoles 3, d'axe vertical Y-Y, contenues dans le plan longltudinal de symétrie P. Chaque cheminée a la forme générale d'un tronc de pyramide ouvert au sommet, à base polygonale, régulière ou non, d'axe vertical X-X. Chaque face d extrémité longitudinale comporte une succession de cinq demi-nervures 7 espacées de quatre demialvéoles 8. De même chaque face transversale comporte deux demi-nervures 7 espacees d'une demi-alvéole 8. Un exemple de piste d'envol constitué de coques selon l'invention, comme représenté à la Fig. 2, comprend une structure alvéolaire 10 ancrée sur un sol porteur 11 par une série de clous d'ancrage 12. La structure alvéolaire est remplie d'un matériau de confinement 13, en général du sable, et peut être surmontée d'une couche de roulement 14. La structure alvéolaire d'infrastructure est composée d'un premier lit 15 constitué d'une juxtaposition de coques telles que décrites ci-dessus surmonté d'un second lit 16 constitué d'une juxtaposition des mêmes coques posées à i, envers par rapport à celles constituant le premier lit 15. Les coques constituant le second lit 16 sont posées de telle sorte que les axes X-X des cheminées I et les axes Y-Y des alvéoles 3 des deux dits lits soient confondus. Ainsi, les trous 4 dont sont munies les coques sont en coïncidence et mettent en comeunication les alvéoles 3 superposées, formant une succession de cavités 17. Suivant une variante de réalisation, non représentée, les coques sont maintenues entre elles par un emboîtement mâle-femelle des troncs de pyramide pour prévenir tout glissement relatif des deux plaques. La mise en oeuvre d'une telle piste est rapide. En effet, la première opération consiste en la préparation du sol porteur, par exemple par nivellement. Le sol étant préparé, la seconde opération consiste à juxtaposer une série de coques telles que décrites cidessus. Ces coques sont assemblées par tout moyen connu, par exemple vis sapin ou rivet, de manière à former le lit inférieur 15. La troisième opération consiste a poser le lit supérieur 16 en assemblant le même type de coques a l'envers sur celles constituant le premier lit 15, la position relative des jonctions étant libre. Etant donné le faible poids des coques, ces deux opérations s'effectuent rapidement. La quatrième opération comporte le remplissage, à l'aide -d'un matériau pulvérulent tel que du sable, de la structure 10 ainsi obtenue et de ses cavités 17; ce remplissage complet est rendu possible grâce à la superposition des alvéoles 3 d'une part, et des trous 4 d' autre part. Un vibro-compactage mécanique permet de confiner ledit matériau dans les cavités 17 de la structure 10. L'opération suivante consiste à ancrer la structure remplie de sable au moyen des ancres 12, réparties également sur toute la surface de ladite structure en fonction de la nature du sol Enfin, il est possible, après un régalage de surface, de mettre en oeuvre une couche de roulement continue 14 fixée mécaniquement au lit 16 soit par vis sapin soit par emboîtement mâle femelle. Une telle piste, d'une superficie de 100.000 m2, se monte en environ dix jours avec un personnel réduit et quelques engins légers. Lors de l'atterrissage d'un avion gros porteur sur une telle piste, la pression verticale des atterrisseurs, qui est d'environ 12 bars, est reprise, après légère déformation des coques aivéolées,par le matériau de confinement seul. Ladite pression verticale s'épanouit par effet de plaque dans la structure 10 et se trouve divisée au minimum par un coefficient K au niveau de la couche d'assise du sol naturel 11, K dépendant du nombre de plaques mises en oeuvre et de la nature du sol en plaque. Pour diminuer davantage la pression au niveau du sol naturel 11, c'est-à-dire augmenter K, il est possible de superposer 1, 2,...,n lits de coques, l'inertie de la piste étant augmentée d'autant. L'exemple de réalisation représenté à la Fig. 3 est une piste dont la structure comporte quatre lits 15, 16, 18 et 19 superposés (système double-double). Un géotextile 20 peut être intercalé entre le sol naturel 11 et le premier lit de coques 15. On constate que sous l'effet des charges de service, la coque alvéolaire se déforme et place le matériau de remplissage en état de confinement, si bien que l'ensemble des coques se comporte comme une structure unique rigide, assurant une répartition optimale des pressions sur le sol porteur. Les autres avantages de l'invention sont les suivants - les coques sont légères, donc de manipulation aisée et de mise en oeuvre rapide - les coques étant emboîtables, elles peuvent être empilées sous un faible volume facilitant ainsi leur transport ainsi que leur largage à partir d'un avion; - la mise en oeuvre du matériau de confinement est rapide grâce à la conception originale des coques - la piste d'envol réalisée à partir d'une structure constituee de telles coques permet l'atterrissage d'avions gros porteurs et le passage de camions - la pression verticale des atterrisseurs est reprise par le complexe plaque-matériau qui l'épanouit par effet de plaque sur le sol de base - la pression verticale au niveau du sol naturel est au minimum divisée par deux - la conception originale de la structure alvéolaire autorise la mise en place du matériau å confiner en phase finale - il est possible de renforcer ou de réparer la piste par l'ajout ou le remplacement de la structure sous-jacente même après la fin des travaux, sans démonter les plaques adjacentes. REVENDICATIONS 1- Dispositif constructif à structure alvéolaire pour pistes temporaires d'avions ou de véhicules routiers, construites sur des sols de faible portance, caractérisé en ce que la structure alvéolaire est constituée d'une série de coques structurelles elémentaires, de longueur L et de largeur l, comprenant n cheminées (1), d'axe vertical X-X, réparties symétriquement par rapport à p plans verticaux longitudinaux de symétrie en p+1 rangées de n/(p+1 > cheminées (1), ceci dans les deux directions parallèles à la longueur L et à la largeur l de ladite coque structurelle élémentaire. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque cheminée (1) a la forme générale d'un tronc de pyramide droit, ouvert au sommet, à base polygonale. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque cheminée est reliée å la cheminée voisine par une nervure (2) située entre un plan horizontal supérieur contenant les sommets des cheminées (1) et un plan horizontal inférieur contenant les bases des cheminées (1), à proximité du plan horizontal inférieur. 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les nervures (2 sont réparties symétriquement par rapport aux p plans verticaux longitudinaux de symétrie. 5- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coque structurelle élémentaire comprend plusieurs alvéoles (3) en saillie vers le bas par rapport à un plan horizontal médian de la coque tangent aux nervures (2), d'axe Y-Y parallèle aux axes X-X des cheminées (1), et percées dans leur fond d'un trou (4X, d'axe confondu avec l'axe Y-Y de l'alvéole correspondante. 6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces d'extrémité de la coque structurelle élémentaire, qu'elles soient longitudinales ou transversales, sont constituées d'une succession de demi-nervures (7) et de demi-alvéoles (8). 7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la structure alvéolaire (10) est remplie d'un matériau pulvérulent confiné dans les alvéoles (3). 8- Dispositif selon la revendication 7, caracterisé en ce que le matériau pulverulent est du sable. 9- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la structure alvéolaire (10) est composee d'un premier lit (15) constitué d'une juxtaposition de coques structurelles élémentaires surmonté d'un second lit (16) constitué d'une juxtaposition des mêmes coques structurelles élémentaires posées à l'envers par rapport à celles constituant le premier lit (15). 10- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les coques structurelles élémentaires constituant le second lit (16) sont posées de telle sorte que les axes (X-X) des cheminées (1) et les axes (Y-Y) des alvéoles (3) des coques structurelles élémentaires constituant les deux lits (15, 16) sont confondus. 11- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les trous (4) dont sont munies les coques sont en coïncidence et mettent en communication les alvéoles (3) superposées. 12- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la structure alvéolaire (10) est ancrée sur un sol porteur (11) par une série de clous d'ancrage (12). 13- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la structure alvéolaire est surmontée d'une couche de roulement (14). 14- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que la structure alvéolaire est composée de n lits superposés constitués d'une juxtaposition de coques structurelles élémentaires.