Brevet FR2657633A1 — publié le 19910802

La présente invention est relative à une structure gravitaire de plate- forme marine et, plus particulièrement, à une telle structure conçue pour être installée dans des eaux infestées d'icebergs et résister alors à des collisions avec ces derniers. On connaît de la demande de brevet français No. 2.615 217 déposée au nom de la demanderesse, une telle structure de plate-forme qui comporte un caisson monolithique en béton supporté par une dalle inférieure reposant sur le fond marin, ce caisson présentant une configuration de dents verticales formant des éléments de défense capables de résister aux chocs d'icebergs et d'absorber l'énergie transmise, le caisson comprenant encore une dalle supérieure supportant directement ou indirectement le pont de la plate-forme et, entre les deux dalles, un double mur périphérique formé de deux murs concentriques reliés entre eux par des cloisons verticales formant une structure en treillis de prismes triangulaires, le mur concentrique extérieur portant les éléments de défense. Lors du choc d'un iceberg, les éléments de défense en forme de dents fragmentent la surface de l'iceberg, dissipent l'énergie de l'impact et transmettent les efforts résultant du choc aux éléments structurels du double mur périphérique. Une telle plate-forme résiste bien à des chocs d'icebergs Cependant, des considérations économiques ont suscité une étude critique de cette plateforme pour le but de réduire son coût de fabrication tout en conservant, voire en améliorant, la résistance de la plate-forme vis- à-vis des chocs d'icebergs. A cet égard on a remarqué que les éléments de défense de la plate-forme du brevet précité sont constitués de voiles de béton armé développant une grande surface extérieure, coûteuse à la fois en béton et en armature métallique En se reportant aux figures 2 et 4 du brevet précité, il apparaît en outre que l'utilisation d t élément de défense, en quelque sorte rapportés sur la paroi extérieure du mur extérieur du caisson, implique une structure de cloisons de renforcement du double mur qui se raccordent aux voiles des éléments de défense par des "noeuds" à six branches qui sont de réalisation difficile et donc coûteuse. On remarque aussi que les éléments de défense à section triangulaire de la structure de plate-forme selon le mode de réalisation de la figure 4 du brevet précité, sont assez fortement inclinés sur la surface du mur extérieur Une telle disposition crée des efforts tangentiels importants sur le caisson, lors d'un choc avec un iceberg percutant obliquement le caisson Il faut alors renforcer en conséquence la structure vis-à-vis de tels efforts, ce qui affecte encore défavorablement son coût. La présente invention a donc pour but de réaliser une structure gravitaire de plateforme marine pour eaux infestées d'icebergs, conçue de manière à améliorer son coût de fabrication par rapport à celui de la plate-forme du brevet précité. La présente invention a aussi pour but de réaliser une telle plate-forme qui soit de construction simple et donc peu coûteuse en main d'oeuvre et en matériaux. La présente invention a encore pour but de réaliser une telle plate-forme conçue de manière à diminuer l'importance des efforts tangentiels supportés par la plate-forme lors d'un choc avec un iceberg abordant obliquement le caisson de cette plate-forme. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, avec une structure de plate-forme marine résistant aux chocs d'icebergs, ladite structure comprenant un caisson monolithique en béton constitué d'une dalle supérieure et d'une dalle inférieure prévue pour reposer sur un fond marin, de deux murs périphériques concentriques, intérieur et extérieur, respectivement, prévus pour encaisser les chocs d'icebergs, ces deux murs étant disposés sensiblement verticalement entre ces dalles et liés rigidement avec celles-ci, de cloisons verticales disposées entre les deux murs de manière à relier ceux-ci suivant une structure en treillis, et d'éléments de défense d'axe vertical disposés sur au moins une partie de la périphérie du caisson Suivant la présente invention, les éléments de défense sont intégrés au mur extérieur du caisson. Chaque élément de défense est constitué de deux voiles verticaux plans formant partie du mur extérieur et définissant un dièdre présentant une symétrie par rapport au diamètre du caisson passant par l'arête du dièdre. Suivant une autre caractéristique de la plate-forme selon l'invention, chaque élément de défense est relié au mur intérieur par un ensemble de deux cloisons ayant, en section horizontale, une forme en "X", chaque cloison s'étendant du mur intérieur à une région médiane d'un voile plan définissant un élément de défense intégré au mur extérieur. Suivant une autre caractéristique de la structure selon l'invention, deux ensembles de cloisons en "X" consécutifs sont séparés par un ensemble de cloisons en "V", chaque cloison de ce dernier ensemble s'étendant d'un raccordement du mur intérieur à une cloison de l'ensemble en "X" adjacent, au raccordement de deux éléments de défense adjacents sur le mur extérieur. Suivant encore une autre caractéristique avantageuse de la structure selon l'invention, l'ouverture du dièdre défini par les voiles d'un élément de défense est comprise entre 100 et 1300, pour réduire les efforts tangentiels appliqués à la plate-forme en cas d'impact oblique avec un iceberg. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé, dans lequel: la figure 1 est une vue perspective, avec arrachement partiel, d'une structure de plate-forme suivant l'invention, et la figure 2 est une vue en coupe transversale prise au niveau du caisson de la plate-forme de la figure 1. La figure 1 représente une structure de plate- forme d'exploitation pétrolière 1 du type de celle décrite à la demande de brevet français précitée et modifiée suivant la présente invention, comme on le verra plus loin en détail. La structure repose sur un fond marin et comprend un pont 2 sur lequel sont disposés les installations techniques et les quartiers d'habitation La plate-forme devant être utilisée dans des régions froides, arctiques par exemple, les installations sont couvertes et conditionnées. La structure comprend un caisson 3 du fond duquel s'élèvent un ou plusieurs compartiments prenant la forme de colonnes 4 supportant le pont 2, audessus d'une dalle fermant la partie supérieure du caisson. Le caisson 3 est monolithique, de forme générale cylindrique Il comporte une dalle inférieure 5 ' reposant sur un fond marin et de laquelle s'élève, dans une zone proche de sa périphérie, un double mur formé de deux murs concentriques 6, 7, intérieur et extérieur respectivement, raidi par la dalle supérieure 5. Suivant une caractéristique avantageuse de la structure selon l'invention, qui apparaît plus nettement sur la vue en coupe de la figure 2, le mur extérieur 7 du caisson 3 constitue en lui-même un ensemble d'éléments de défense ( 8, 9) propres chacun à fragmenter la surface d'un iceberg qui percute le caisson 3 Suivant l'invention, le mur 7 prend ainsi la forme d'une suite régulière de paires de voiles verticaux 8 raccordés continûment les uns aux autres, les voiles de chaque paire étant inclinés l'un sur l'autre symétriquement par rapport au plan passant par un diamètre de la plate-forme, de manière à constituer une "dent" ou un élément de défense présentant vers l'extérieur une arête 9 propre à fragmenter un iceberg percutant cette arête Le mur extérieur 7 ainsi conformé est relié au mur intérieur 6 par des cloisons qui seront décrites en détail dans la suite. Si on compare maintenant le double mur 6, 7 du caisson 3 de la plateforme selon l'invention, au double mur de la plate-forme décrite dans la demande de brevet précité, il apparaît qu'il s'en distingue essentiellement par l'intégration des dents 8, 9 au mur extérieur 7 Des études ont permis de chiffrer à 10 % l'économie de béton et de ferraillage que l'on tire de l'intégration des éléments de défense au mur extérieur Bien sûr, cette économie de matière s'accompagne d'une économie parallèle de mise en oeuvre de ladite matière, et donc de main d'oeuvre. Comme il est bien connu, outre les armatures en acier nécessaires au ferraillage mentionné ci-dessus, des câbles de précontrainte peuvent être installés dans certains éléments du caisson 3. Le mur extérieur 7 ainsi conformé suivant l'invention est relié au mur intérieur par la dalle inférieure 5 ' et la dalle supérieure 5 En outre, des cloisons verticales reliant les deux murs pour renforcer la résistance du double mur aux impacts des icebergs, s'étendent de la dalle 5 'à la dalle 5 En section (voir figure 2) le réseau prend la forme d'un motif répétitif de paires de cloisons 10 constituant un ensemble en "X", une autre paire 11 de cloisons constituant un ensemble en "V" étant interposée entre deux ensembles en "X consécutifs. Chaque cloison 10 d'un ensemble en "X" s'étend du mur intérieur 6 à une région médiane d'un voile plan 8 définissant une partie d'un élément de défense. Chaque cloison 11 d'une cellule en "V" s'étend d'un raccordement 13, 14 du mur intérieur 6 et d'une cloison 10 d'un ensemble en "X" adjacent, au raccordement 15 de deux éléments de défense adjacents. On remarquera que cet agencement de cloisons comporte des raccordements ou "noeuds' à quatre branches 12, 13, 14, 15, ou des noeuds à trois branches 16, 17, mais aucun noeud à six branches, contrairement à l'agencement de cloisons de la structure décrite dans la demande de brevet précitée La fabrication du double mur de la structure selon l'invention en est notablement simplifiée du fait de la diminution du nombre de nappes d'armatures qui se croisent. On remarquera aussi que la disposition des cloisons, reliant les deux murs, en ensembles en "X" et en "V", assure une meilleure répartition des efforts dûs aux icebergs, la transmission de ces efforts s'effectuant à travers plus d'éléments structurels que dans la disposition décrite dans le brevet précité Cette meilleure répartition permet d'impliquer plus de cloisons dans la transmission des impacts et donc de diminuer les contraintes subies par chacune d'elles L'épaisseur de chaque cloison peut en être diminuée. On remarquera encore, sur la figure 2, que les dièdres définis par les éléments de défense ( 8, 9) de la structure de plate-forme selon l'invention, sont plus ouverts, vers l'intérieur de la plate-forme, que les dièdres correspondants définis par les éléments de défense triangulaires représentés sur la figure 4 de la demande de brevet précitée Suivant l'invention, on accroît l'ouverture de ces dièdres, de manière qu'elle soit de l'ordre 100 à 130 , de préférence autour de 110 ' Cette disposition réalise un bon compromis entre l'ouverture nécessaire pour assurer une bonne fragmentation d'un iceberg lors d'un impact et celle qui réduit les efforts tangentiels appliqués à la plate-forme lors d'un impact oblique avec un tel iceberg. Comme représenté à la figure 2, des goussets peuvent renforcer les noeuds 12, 13, 14, 15, 16 et 17 constitués aux intersections des cloisons. Sur la figure 2, il apparaît encore que, classiquement, des cloisons 18 et 19 définissent des compartiments 20 entre les colonnes 4 de support du pont 2 Ces compartiments sont utilisés au stockage de fluide, par exemple du pétrole brut extrait par la plate-forme. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ou représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple Des volumes cylindriques creux 21 (représentés en trait interrompu à la figure 2) pourraient être interposés entre le mur intérieur 6 et les colonnes 4, ou autres cloisons intérieures au caisson, pour délimiter d'autres compartiments de stockage 22 Ces volumes présentent une section horizontale généralement courbe de manière à manifester de la souplesse vis-à-vis d'efforts développés sur le double mur périphérique par des chocs d'icebergs, pour s'opposer à la transmission de ces efforts aux cloisons des compartiments intérieurs, que ces efforts pourraient détériorer. De même, l'invention n'est pas limitée à une structure de plate-forme présentant des éléments de défense de section triangulaire Ces éléments de défense pourraient prendre d'autres formes telles que celles de dents arrondies, comme représenté à la figure 2 de la demande de brevet français no 2 615 217 précité. REVENDICATIONS 1 Structure de plate-forme marine résistant aux chocs d'icebergs, coup Lesant un caisson monolithique 2 Structure conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que chaque élément de défense est constitué de deux voiles ( 8) verticaux plans définissant un dièdre présentant une symétrie par rapport au diamètre du caisson ( 3) passant par l'arête du dièdre. 3 Structure conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que chaque élément de défense est relié au mur intérieur ( 6) par deux cloisons ( 10) définissant, en section horizontale, un ensemble en forme de "X", chaque cloison s'étendant du mur intérieur ( 6) à une région médiane d'un voile plan ( 8) définissant une partie d'un élément de défense intégré au mur extérieur ( 7). 4 Structure conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que deux ensembles en "X" consécutifs sont séparés par un ensemble de cloisons ( 11) en "V", chaque cloison ( 11) du "V" s'étendant d'un raccordement ( 13, 14), du mur intérieur ( 6) et d'une cloison ( 10) d'un ensemble en "X" adjacent, au raccordement ( 15), de deux éléments de défense adjacents sur le mur extérieur ( 7). Structure conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que 1 ' ouverture du dièdre défini par les voiles ( 8) d'un élément de défense est comprise entre 100 et 130 ', pour réduire les efforts tangentiels appliqués à la plate-forme en cas d'impacts obliques avec un iceberg. 6 Structure conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que des éléments du caisson monolithique en béton sont renforcés par des armatures en acier et des câbles de précontrainte.