Brevet FR2670236A1 — publié le 19920612

POTEAU, FAISANT PARTIE D'UN ENSEMBLE DE TELS POTEAUX, SERVANT D'APPUI A UN OUVRAGE, NOTAMMENT TOUR DE REFRIGERATION. La présente invention concerne un nouveau type de poteau in cliné en plan vertical et de section variable. Un ensemble de tels poteaux peut notamment constituer l'infrastructure, ou structure d'appui, d'une tour de réfrigération. Une tour de réfrigération est composée d'une cheminée réalisée généralement par un voile mince en béton armé, de forme proche du hyperboloïde de révolution, posé sur une infrastructure constituée de poteaux, piles, colonnes ou murs, entre lesquels un courant d'air pénètre de l'extérieur. Le courant d'air s'écoule par tirage naturel ou forcé à l'intérieur de la cheminée et refroidit dans son passage l'eau chaude tombant sous forme de pluie. Dans ce qui suit, on désigne par "voile" la cheminée du réfrigé rant, par "sens radial" la direction située en prolongement du ou des rayons du cercle constituant la ligne moyenne de la base du voile, et par "sens tangentiel" la direction située tangentiellement au cercle constituant la ligne moyenne de la base du voile. Le "voile" comprend aussi l'anneau raidisseur placé à son ex trémité inférieure. L'infrastructure a pour objet de porter le voile formant chemi née, tout en faisant le moins possible obstacle à l'entrée d'air. L'infrastructure formée par l'ensemble de poteaux, piles, colonnes ou murs peut être solidaire ou dissociée du voile. Dans l'état actuel de la technique, il existe deux catégories d'infrastructures: l'infrastructure composée de poteaux ou colonnes inclinés dans les sens radial et tangentiel et formant treillis ou triangulation, et l'infrastructure composée de poteaux d'axe vertical ou murs essentiellement verticaux isolés. La première catégorie d'infrastructure en treillis est composée de poteaux ou colonnes, couramment appelés diagonales, présentant une succession de barres associées deux à deux, en V, chaque paire étant inclinée radialement vers l'intérieur du voile de sorte à se situer globalement dans le prolongement de la partie évasée inférieure du voile. La section des poteaux est circulaire, ou de toute autre forme, constante ou variable le long du poteau. Quand la section transversale est variable, elle est notamment de forme globalement rectangulaire. Le rectangle ayant la plus grande dimension dans le sens tangentiel se trouve au sommet du poteau. Le rectangle ayant la plus grande dimension dans le sens radial se trouve à la base du poteau. Généralement, entre le sommet et la base du poteau, la section varie linéairement. Les aires des sections du sommet et de la base du poteau sont de grandeur comparable. L'infrastructure constituée de cette catégorie de poteaux a pour avantage un bon comportement statique notamment dans le sens tangentiel. Pour des efforts exceptionnels, notamment provoqués par le séisme, les extrémités, à la base et au sommet, des poteaux peuvent se plastifier et constituer des rotules sans que la stabilité de l'ouvrage soit compromise. Par contre, cette catégorie de poteaux présente le désavantage de constituer une dentelle qui perturbe le bon écoulement du courant d'air vers le voile formant cheminée. La deuxième catégorie d'infrastructure est composée de poteaux ou de murs généralement dissociés du voile par appuis élastiques ou autres. Les poteaux, isolés, sont disposés sur la circonférence du cercle constituant la ligne moyenne de la base du voile. Ils sont composés de structures essentiellement linéaires, d'axe essentiellement vertical, couramment appelés "piles" et dont la forme est tronconique de révo Iution autour de l'axe mentionné. Les murs, isolés, sont disposés sur la circonférence du cercle constituant la ligne moyenne de la base du voile. Ils sont composés de structures essentiellement bi-dimensionnelles disposées dans le sens radial. Cette catégorie d'infrastructure a pour avantage un bon comportement en ce qui concerne le tirage d'air s'écoulant vers la cheminée, les obstacles étant réduits par rapport à la première catégorie. Par contre, les poteaux et les murs verticaux ont pour désavantage un comportement statique moins satisfaisant que la première catégorie. Premièrement, les efforts exceptionnels, tels que le séisme, peuvent conduire à la plastification aussi bien de la base que du sommet des poteaux ou des murs, entraînant la perte de stabilité générale de l'ouvrage. Deuxièmement, le cheminement des charges, dévié par le poids, relativement très grand, des poteaux ou murs, fait basculer la fondation vers l'intérieur du réfrigérant et nécessite des quantités de béton et de ferraillage supplémentaires pour équilibrer l'excentrement de la résultante des charges par rapport à la ligne moyenne du poteau ou du mur. La présente invention a pour objet de diminuer ou d'éliminer les désavantages tout en conservant les avantages des deux catégories d'infrastructure décrites, et apportant des nouveaux avantages. L'invention concerne un poteau solidaire et non dissocié du voile; l'ensemble des poteaux isolés formant infrastructure sert d'appui aux tours de réfrigération. Le poteau est situé globalement en prolongement du voile. Sa ligne moyenne est globalement tangentée à la ligne moyenne du voile au niveau de la liaison solidaire entre le poteau et le voile, la dite ligne moyenne étant située dans un plan vertical radial passant par l'axe de révolution du voile. La section transversale du poteau à chaque niveau est globalement polygonale, variable sur toute ou partie de la hauteur du poteau, s'accroissant au fur et à mesure que l'on descend du sommet vers la base du poteau. Globalement, la forme du poteau est celle d'une succession de troncs de pyramides très élancées, la section transversale au sommet étant relativement très petite par rapport à la section transversale à la base. Le contour du poteau est caractérisé en ce que l'inertie des sections transversales dans le sens tangentiel est comparable à l'inertie des sections transversales dans le sens radial, ce qui le différencie d'un mur; par ailleurs, la ligne moyenne est conçue de manière à se rapprocher le plus possible de la ligne fictive correspondant à la descente des charges du voile vers les fondations, ce qui le différencie des poteaux, piles ou colonnes servant actuellement d'appui aux tours de réfrigération. Par son contour et sa liaison solidaire au voile, le poteau apporte la solution au problème du tirage d'air en même temps qu'à celui du bon comportement au séisme et du basculement de la fondation vers I'intérieur de la tour. Les figures représentent ce qui suit: - La fig. 1 représente une coupe longitudinale dans le voile (5), passant par son axe de révolution V-V, la coupe étant effectuée entre deux poteaux (1), ce qui permet d'avoir la vue longitudinale d'un poteau. On montre dans la fig 1 la liaison solidaire (9) entre le voile et le poteau, l'arête (6) placée vers l'intérieur de l'ouvrage, l'arête (7) placée vers l'extérieur de l'ouvrage et l'arête (8) placée dans le sens tangentiel. Les faces du poteau sont indiquées par (2). - La fig.2 représente deux vues du poteau (1), une vue perpendiculaire au sens radial R-R et une vue perpendiculaire au sens tangentiel T-T. Le sommet du poteau a la référence (3), sa base a la référence (4). Une ou plusieurs arêtes dans le sens de la hauteur du poteau est ou sont composées d'une ou plusieurs droites ou d'une ou plusieurs courbes. L'arête la plus proche de l'axe de révolution du voile V-V dans le sens radial R-R, composée de plusieurs droites ou plusieurs courbes a été référencée (6), l'arête la plus éloignée de l'axe de révolution du voile V-V dans le sens radial R-R constituée d'une droite a été référencée (7), les arêtes les plus éloignées de la ligne moyenne du poteau dans le sens tangentiel T-T, constituées d'une droite, ont été référencées (8). Les coupes transversales A-A, B-B et C-C sont représentées en fig. 5. Le fait d'avoir représenté l'arête (7) constituée d'une droite n'a évidemment pas un caractère restrictif. Cette arête peut être composée de plusieurs droites, d'une courbe ou de plusieurs courbes. - La fig.3 représente une variante du poteau indiquée en fig.2, l'arête (6) la plus proche de l'axe de révolution du voile V-V dans le sens radial R-R étant formée d'une seule droite. - La fig.4 représente une variante du poteau indiqué en fig. 2, les arêtes (8) les plus éloignées de la ligne moyenne du poteau dans le sens tangentiel T-T étant composées de plusieurs droites ou de plusieurs courbes. - La fig.5 représente les coupes suivant A-A, B-B et C-C indiquées en fig.2. Les coupes (12) sont globalement polygonales, étant délimitées par un nombre quelconque de faces (2) - dans la fig.5 on a représenté, comme exemple, 4 faces - les intersections des faces étant les arêtes (6), (7) ou (8), qui peuvent être en angle vif ou arrondi. L'arête la plus proche de l'axe de révolution du voile V-V dans le sens radial R-R est référencée (6), l'arête la plus éloignée de l'axe de révolution du voile V-V dans le sens radial R-R est référencée (7), l'arête la plus éloignée de la ligne moyenne du poteau dans le sens tangentiel est référencée (8). - La fig.6 représente une variante des sections transversales indiquées dans la fig.5. - La fig 7 représente une coupe longitudinale sur toute la hauteur du poteau (1), solidaire du voile (5) au sommet du poteau (3), la base du poteau étant référencée (4). Les arêtes respectivement la plus rapprochée de l'axe de révolution du voile V-V et la plus éloignée de l'axe de révolution du voile V-V dans le sens radial R-R sont respectivement référencés (6) et (7). La ligne moyenne du poteau (1) est référencée (10), la ligne fictive correspondant à la descente des charges est référencée (11). Au niveau de la base (4) du poteau (1), l'écart ou excentrement entre les lignes (10) et (11) est noté par "e". Les coupes transversales A-A, B-B et C-C détaillées en fig 5 sont indiquées sur la hauteur du poteau (1). Comme il a été indiqué en résumé, la présente invention concerne un poteau (1) faisant partie d'un ensemble de tels poteaux, servant d'appui ou d'infrastructure, notamment mais pas exclusivement, au voile (5), muni de son anneau raidisseur, d'une tour de réfrigération. La surface moyenne de Ensemble formé part les poteaux (1) faisant l'objet de l'invention se situe globalement en prolongement de la surface moyenne du voile (5), étant tangente à cette surface au niveau (9) représenté sur la fig. 1. La ligne moyenne de chaque poteau () est située dans un plan vertical passant par l'axe de révolution V-V du voile (5), ce qui les différencie de la première catégorie de poteaux ou diagonales, mentionnée ci-dessus, existant dans l'état actuel de la technique en succession de paires en V. Le poteau (1) faisant ltobjet de l'invention présente une section transversale variable (12), dessinée en fla.5, globalement polygonale, l'aire de la section s'accroissant au fur et à mesure que l'on descend du sommet (3) à la base (4) du poteau. Par ailleurs, les sections transversales à chaque niveau présentent un contour tel que leur inertie dans le sens transversal T-T est relativement importante, et, en tout état de cause, non négligeable par rapport à leur inertie dans le sens radial R-R. La section transversale (12) différencie le poteau (1) aussi bien de la première que de la deuxième catégorie de poteaux, diagonales ou murs mentionnées ci-dessus existant dans l'état actuel de la technique. Le poteau (1) est solidaire et non-dissocié du voile (5) au niveau (9), comme il est indiqué en fig. 1. Dans les fig 2, 3 et 4, le long de la hauteur du poteau (1), c'est-àdire à partir du sommet (3) et jusqu'à la base (4), les arêtes indiquées dans les coupes transversales A-A, B-B et C-C, fig.5, sont vues de l'extérieur, dans le sens radial R-R, et dans le sens tangentiel T-T. On peut ainsi remarquer l'accroissement des dimensions du poteau du sommet (3) vers la base (4); les arêtes (6), (7) et (8), dans le sens radial et tangentiel sont des droites, des courbes, des successions de droites ou de successions de courbes. Dans la fig.7, qui reprend, pour la détailler, la fla.2, on observe comment le contour du poteau (1) dans le sens radial R-R est conçu de manière à ce que la ligne moyenne (10) soit aussi proche que possible de la ligne fictive (11) de descente des charges, l'excentrement au niveau de la base (4) étant référence "e". La conception du poteau (1) donne à la structure d'appui formée par l'ensemble des poteaux (1) une forme fonctionnelle nouvelle, qui, à la suite de l'expérience passée, modifie son comportement structurel, apportant, par rapport à la technique actuelle, les avantages suivants: - Le cheminement des efforts du voile (5), et jusqu'aux fondations, par l'intermédiaire de l'ensemble des poteaux (1) s'effectue de manière aussi directe et continue que possible, le poteau (1) étant conçu tel que sa ligne moyenne (10) présente peu ou pas d'excentrement par rapport à la ligne fictive de descente des charges (11). - Les sections transversales (12) étant conçues de manière telle que le sens transversal T-T ne soit pas sous-dimensionné par rapport au sens radial R-R (comme il l'est actuellement dans le cas des murs pratiquement bi-dimensionnels), la distribution des efforts s'effectue de manière harmonieuse entre les deux sens, les sollicitations tangentielles sur l'ouvrage et notamment au niveau de la liaison (9) entre le voile et les poteaux étant équilibrées de façon satisfaisante. - Les poteaux (1) sont de forme évasée, le sommet (3) ayant des dimensions faibles par rapport à la base (4). La section transversale (12) du sommet (3) est conçue de manière telle que son comportement soit proche de celui d'une articulation. En cas de la présence de forces latérales considérables, et notamment en cas de séisme, l'en- semble formé par le voile (5) et les poteaux (1) ne peut pas risquer une perte de stabilité, même si le béton armé au voisinage du sommet (3) se plastifie et devient une rotule plastique. Dans ce cas, les poteaux (1) se comportent comme des consoles, encastrées dans la fondation, mais tout en restant solidaires et non-dissociées du voile (5) au niveau de la liaison (9) entre voile (5) et poteaux (1). - Les avantages mentionnés du point de vue statique et de la stabilité ne se font pas au détriment du bon tirage d'air vers la cheminée constituée par le voile (5). Ce tirage est tout à fait satisfaisant, l'ensemble de poteaux étant formé de poteaux (1) isolés qui ne crée pas d'obstacle au courant d'air. - Les avantages mentionnés du point de vue statique et de la stabilité se traduisent ou bien par une augmentation de la sécurité de l'ouvrage ou bien par des économies de matériaux. L'application industrielle de l'invention peut s'effectuer dans le cas de certaines industries et notamment dans le cas des centrales électriques, où le processus technologique nécessite la présence d'une tour de réfrigération atmosphérique ou à tirage forcé, ou d'une structure similaire. Les poteaux (1) sont exécutés généralement mais pas exclusivement en béton armé coulé sur place. L'invention présentant un caractère para-sismique, est susceptible d'être exportée dans les pays particulièrement soumis à l'action des séismes. REVENDICATIONS 1. Poteau (1) faisant partie d'un ensemble de tels poteaux, notamment servant d'appui à une tour de réfrigération, solidaire et non-dissocié du voile (5) d'une tour de réfrigération, caractérisé en ce que sa ligne moyenne (10) est globalement tangente à la ligne moyenne du voile (5) au niveau (9) de la liaison entre le poteau (1) et le voile (5), la dite ligne moyenne du poteau (1) étant située dans un plan vertical passant par l'axe de révolution V-V du voile (5); caractérisé aussi en ce que sa section transversale (12) est globalement polygonale sur toute la hauteur du poteau (1), variable sur toute ou partie de la hauteur du poteau (1), l'aire de la section transversale (12) s'accroissant au fur et à mesure que l'on descend du sommet (3) à la base (4) du poteau (1); caractérisé aussi en ce que ses sections transversales (12) à chaque niveau sur la hauteur du poteau (1) ont un contour tel que leur inertie dans Ie sens transversal T-T n'est pas faible ou négligeable par rapport à leur inertie dans le sens radial R-R; caractérisé aussi en ce que sa ligne moyenne (10) se rapproche globalement ou coïncide avec la ligne fictive correspondant à la descente des charges (11), du voile (5) vers les fondations par l'intermédiaire du poteau (1). 2. Poteau (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale (12) à chaque niveau est symétrique par rapport au sens radial R-R. 3. Poteau (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale (12) à chaque niveau a un contour constitué d'un nombre pair ou impair de droites (2) ou de courbes, dont l'intersection constitue des arêtes (8) qui peuvent être arrondies.