Brevet FR2664928A1 — publié le 19920124

BATIMENT DE STOCKAGE DE PRODUITS EN VRAC ET PROCEDE DE FABRICATION DE CE BATIMENT La présente invention concerne un bâtiment de stockage de produits en vrac, tel que des grains, par exemple des céréales, des produits granuleux ou pulvérulents, par exemple du ciment ou des engrais. Elle concerne aussi le procédé de fabrication de ce bâtiment. Plus précisément, l'invention se rapporte à un bâtiment de stockage de produits en vrac qui est subdivisé intérieurement par des cloisons, de sorte qu'il est composé d'un certain nombre de cases individuelles juxtaposées, à contour rectangulaire, ci-après désignées "compartiments". Dans la description et les revendications qui suivent, le terme "rectangulaire" couvrira aussi la forme carrée, le carré étant un rectangle particulier. Ainsi, dans ce type de bâtiment, chaque compartiment est susceptible de recevoir des produits en vrac de nature différente, ce qui est de plus en plus demandé par les utilisateurs du bâtiment, notamment les coopératives agricoles. Pour la construction d'un bâtiment du genre évoqué, on utilise pour la fabrication des parois (à la fois les murs extérieurs et le cloisonnement intérieur délimitant les compartiments) des palplanches métalliques assemblées les unes aux autres. Les parois ainsi obtenues ont donc une structure en tôle ondulée. Les parois adjacentes de chaque compartiment sont ensuite reliés deux à deux au moyen de tirants, lesquels constituent un haubanage interne de la structure, qui améliore très sensiblement la résistance mécanique de l'ensemble. Malheureusement, malgré cet haubanage, ces bâtiments en palplanches possèdent une résistance mécanique relativement faible, incompatible avec des grandes dimensions de parois. Ils ont donc nécessairement une capacité de stockage limitée. Il faut rappeler ici, à cet égard, que dans les bâtiments de stockage de produits en vrac, les parois sont soumises à des efforts de flexion considérables, notamment au moment du remplissage et du vidage de la masse des produits dans le bâtiment. En outre, les parois en palplanches, réalisées dans une tôle de faible épaisseur, possèdent de mauvaise qualité d'isolation thermique, de sorte que les produits stockés à l'intérieur du bâtiment sont soumis périodiquement à des chocs thermiques qui sont indésirables pour un grand nombre de produits. Par ailleurs, se posent des problèmes liés à l'oxydation inévitable des parois métalliques, ainsi que du collage du produit dans les replis des palplanches, collage qui conduit à l'encrasse- ment progressif des parois ondulées. On connait aussi un mode de construction d'un bâtiment de stockage qui utilise, pour la fabrication des parois, des éléments individuels en béton préfabriqué. Selon cette technique, qui est exploitée notamment sous le nom commercial SILOCOK par la société SOCOBAT (22950 TREGUEUX), les éléments en béton sont des éléments allongés de grande longueur, et de section arquée ; cette technique est partiellement décrite dans le document FR-B-2 063 932. Au moment de la construction, les éléments de béton préfabriqués sont juxtaposés les uns aux autres dans une position verticale, et sont assemblés par encastrement à leur extrémité basse dans une semelle et à leur extrémité haute dans une ceinture de chaînage. La forme particulière, de section arquée, des éléments de béton leur permet de se comprimer sous l'effort des produits stockés, ce qui leur donne une très bonne résistance mécanique. Ce mode de construction est très intéressant pour la fabrication de bâtiment de stockage de très grande dimension, dans lesquels les compartiments ont une dimension de l'ordre de 25m x 25m. Par contre, il n'est absolument pas adapté sur le plan économique à des dimensions plus faibles, en raison de son coût élevé. Rapporté à un volume réduit, ce coût n'est pas compétitif par rapport aux techniques traditionnelles utilisant des palplanches. C'est pourquoi la présente invention vise à proposer un bâtiment de stockage du genre évoqué, qui convienne plus particulièrement à des bâtiments dont les compartiments ont des dimensions moyennes, c'est-à-dire à titre indicatif dont le côté est de l'ordre de 5 à 15m, par exemple pour un compartimentage carré de côté égal à 12 mètres environ. Le principal objectif de l'invention, est que ce bâtiment possède des parois qui résistent mécaniquement aux efforts demandés, ces parois étant lisses de manière à prévenir l'accrochage des produits et l'encrassement qui en résulte, présente une bonne isolation thermique, et soit d'un prix de revient modéré à la construction. Le bâtiment selon l'invention est composé d'un certain nombre de compartiments juxtaposés à contour rectangulaire, dont les parois sont en béton armé qui est coulé in situ - ou en oeuvre -, c'est-à-dire directement sur le site de la construction. Les différents résultats recherchés, énoncés ci-dessus, sont obtenus grâce au fait que chacune des parois, c'est-à-dire à la fois les parois extérieures et les parois intérieures (servant de cloisons aux différents compartiments), est formée d'une série de poteaux verticaux qui sont séparés par des voiles de forme plane et qui sont pourvus d'éléments d'ancrage noyés dans le béton, et que les parois adjacentes d'un même compartiment sont reliées deux à deux par un ensemble de tirants qui sont attachés à leurs extrémités audits éléments d'ancrage. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques non limitatives de l'invention - les tirants sont attachés aux éléments d'ancrage par l'intermédiaire d'une articulation du type universel, par exemple à rotule - la tension des tirants est réglable - les tirants ont une extrémité filetée qui est vissée dans un écrou de réglage, ce dernier possèdant une tête à face bombée adaptée pour venir en appui contre un coussinet présentant une surface d'appui complémentaire - chaque élément d'ancrage est formé de deux manchons tubulaires coaxiaux fixés à une plaque transversale qui les sépare, cette plaque étant percée d'un trou central permettant le passage de l'extrémité du tirant, la plaque transversale servant d'appui au coussinet - l'ensemble des tirants est constitué de plusieurs sous-ensembles situés chacun sensiblement dans un plan horizontal, les différents plans horizontaux contenant ces sous-ensembles étant régulièrement espacés sur toute la hauteur du bâtiment ; - de préférence les tirants et les éléments d'ancrage des plans inférieurs ont une résistance mécanique plus grande que ceux des plans supérieurs - les poteaux sont cylindriques. Le procédé de fabrication du bâtiment de stockage qui vient d'être décrit, qui fait aussi partie de l'invention, est un procédé selon lequel on érige chacune des parois in situ en coulant du béton à l'intérieur d'un coffrage dans lequel on a préalablement inséré une armature métallique, ledit coffrage étant conformé pour la réalisation d'une paroi formée d'une série de poteaux verticaux séparés par des voiles de forme plane, tandis que ladite armature est munie d'éléments d'ancrage situés à l'emplacement des poteaux, puis, après coulee et prise du béton, on relie deux à deux les parois adjacentes d'un même compartiment au moyen d'un ensemble de tirants à tension réglable dont on attache les extrémités aux éléments d'ancrage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparatront de la description et des dessins annexés qui en présentent un mode de réalisation particulier. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue de dessus schématique d'un bâtiment de stockage de grains conforme à l'invention, cette vue étant destinée à illustrer la disposition et la structure des parois du bâtiment, et à montrer le haubanage de chaque compartiment au moyen de tirants - la figure 2 est une vue partielle en perspective qui représente un angle de compartiment et montre la manière dont les tirants relient deux parois adjacentes - la figure 3 représente, coupé par un plan horizontal, le dispositif d'attache d'un tirant à un élément d'ancrage noyé dans le poteau constitutif d'une paroi - la figure 4 est une vue en perspective montrant la structure d'une armature métallique portant des éléments d'ancrage, à l'emplacement d'un poteau, avant coulée de celui-ci - la figure 5 est une vue en coupe horizontale d'un coffrage pour la coulée de béton, dans lequel ont été insérés une armature métallique et un élément d'ancrage, avant coulée du béton, ceci au niveau d'un poteau. Le bâtiment représenté schématiquement, coupé par un plan horizontal, à la figure 1 est un bâtiment de stockage de produits en vrac tels que des grains, par exemple de céréales. Ce bâtiment a une forme rectangulaire, son petit coté étant égal aux deux tiers de son grand côté. Le petit côté a par exemple une longueur de 24m, tandis que le grand a une longueur de 36m. Ce bâtiment est divisé en six cellules carrées identiques, de côté a égal à 12m, l'une de ces cellules (située en haut et à droite de la figure) étant elle-même subdivisée en quatre cellules carrées de côté a/2 (6m). Le bâtiment est donc composé de neuf compartiments juxtaposés à contour carré, cinq grands référencés 1 et quatre petits, référencés 10. On a désigné par la référence 11 les parois de chacun de ces compartiments 1, 10, que ces parois soient intérieures ou extérieures. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, chaque paroi 11 est formée d'une série de poteaux verticaux 2 équidistants, qui sont séparés par des voiles 3 de forme plane. Les poteaux 2 sont des poteaux cylindriques, dont le diamètre est par exemple de l'ordre de 55cm, tandis que les voiles 3 ont une épaisseur de 20cm. La rigidité et la résistance mécanique de chacun des compartiments, et par conséquent de l'ensemble du bâtiment, sont assurés par un haubanage interne constitué par un ensemble de tirants référencés 4. Ceux-ci joignent deux à deux les deux parois adjacentes de chacun des compartiments. On notera que chacune des parois 11 d'un grand compartiment 1 est composée de cinq poteaux cylindriques 2, et de quatre voiles 3 séparant ces poteaux, chaque angle d'un compartiment correspondant à un poteau 2. La paroi d'un petit compartiment 10 est formée seulement de trois poteaux, dont deux poteaux d'angle, qui sont séparés par deux voiles 3. Ainsi, dans le cas des compartiments 1, chacune des parois 11 est reliée à la paroi adjacente, qui forme un angle de 900 avec elle, par deux haubans 4 ; l'un de ceux-ci relie le poteau central de l'une des parois avec le premier poteau (c'est-à-dire le poteau situé entre le poteau d'angle et le poteau central) de l'autre, et inversement. Le poteau central de chacune des parois est donc relié aux deux autres parois qui lui sont adjacentes. De plus, lorqu'une paroi il sépare deux compartiments, un même poteau sert d'ancrage au hauban de ces deux compartiments. Dans le cas des petits compartiments 10, chaque paroi est reliée à la paroi adjacente du même compartiment par un seul hauban, ce dernier reliant les poteaux centraux des deux parois. Comme on le voit à la figure 2, le haubanage visible à la figure 1 ne se fait pas uniquement dans un plan horizontal, des sous-ensembles similaires de tirants étant au contraire prévus à plusieurs niveaux différents, et chaque sous-ensemble se trouvant sensiblement dans un plan horizontal. Ainsi, on a représenté à la figure 2 trois sous-ensembles de tirants qui relient deux parois adjacentes lia et iîb d'un même compartiment. Le plancher en béton du bâtiment est référencé 100. On a désigné par 4a les tirants qui relient le poteau central de la paroi lia au premier poteau de la paroi îîb ; de la même façon, on a désigné par 4b les tirants qui relient le poteau central 2b de la paroi îîb au premier poteau 2a de la paroi lia. 4'a et 4'b désignent les tirants partiellement représentés qui relient les poteaux centraux 2a et respectivement 2b aux autres parois non représentées du compartiment, adjacentes respectivement aux parois lia et îîb. On a désigné par Pî, P2, P3 les différents plans dans lesquels s'inscrit approximativement chaque sous-ensemble de tirants. En pratique, les différents tirants d'un même sousensemble ont des positions légèrement décalées en hauteur, d'une part parce que leurs éléments d'ancrage dans les poteaux, comme on le verra plus loin, sont nécessairement juxtaposés et donc décalés en hauteur l'un par rapport à l'autre, d'autre part pour qu'ils puissent se croiser dans l'espace. A titre indicatif, la hauteur du bâtiment peut être de 20m, et un sous-ensemble de tirants peut être prévu à des niveaux régulièrement espacés d'une valeur de 2,50m. Cet espacement est référencé E à la figure 2. La figure 3 montre de quelle manière l'extrémité de chaque tirant est attachée au poteau 2 d'une paroi 11. Le système d'ancrage est essentiellement constitué d'un élément d'ancrage 5 qui est formé de deux manchons tubulaires coaxiaux 50, 51 en métal, qui sont fixés par soudage, à une plaque transversale 52 qui les sépare. Celle-ci est percée d'un trou central 520 qui autorise le passage de l'extrémité 40 du tirant 4. L'extrémité 40 porte un filetage. Comme on le verra plus tard, l'élément d'ancrage 5 est noyé dans le poteau 2 au moment de la coulée du béton, après qu' il ait été positionné dans une position angulaire correcte, correspondante à la direction du tirant 4. Le manchon le plus petit 5 est dirigé vers l'intérieur du compartiment dans lequel se trouve le tirant 4, tandis que le grand manchon 51 est tourné de l'autre côté, soit vers l'extérieur, soit vers le compartiment voisin lorsqu'il s'agit d'une paroi mitoyenne. Dans le grand manchon 51 est placé un coussinet 6 qui a la forme d'un disque dont l'une des faces est plane et vient en appui contre la plaque transversale 52 ; son autre face 60 a la forme d'une coupelle concave à surface sphérique. Sur l'extrémité filetée 40 est vissé de manière réglable un écrou 7. Celui-ci possède une tête 73 à face bombée 70 sphérique, complémentaire de la surface 60. On a désigné par la référence 71 le trou taraudé de l'écrou 7 (qui vient en prise avec le filetage de l'extrémité 40) et par 72 une partie à contour hexagonal permettant le serrage ou le desserrage de l'écrou à l'aide d'un outil approprié tel qu'une clé à pipe, que l'on peut introduire dans le grand manchon 51. Le poteau représenté à la figure 3 est le poteau central d'un grand compartiment 1, dont la direction du tirant 4 forme un angle u égal à 300 avec le plan de la paroi 11. Juste en dessous du dispositif d'ancrage se trouve un dispositif similaire pour l'attache du tirant 4' qui rejoint l'autre paroi adjacente. De préférence, le bord extérieur 510 du manchon 51 est conformé, par exemple biseauté, pour s'adapter de manière douce et progressive à la jonction du poteau 2 avec le voile 3. Bien entendu, les éléments 5 sont orientés différement en fonction des tirants 4 auxquels ils servent d'attache. C'est ainsi que l'axe d'un élément 5 noyé dans le premier poteau d'un grand compartiment 1 formera avec le plan de la paroi 11 un angle u de 300. L'axe d'un élément 5 prévu dans le poteau central de la paroi 11 d'un petit compartiment 10 formera un angle u de 450. La figure 4 montre comment deux éléments d'ancrage 5, 5' (correspondant à l'attache d'un même sous-ensemble de deux tirants) sont positionnés et fixés à une armature métallique de renforcement du béton, avant coulée de celui-ci. De manière traditionnelle, cette armature est formée d'un treillis de barres de fer qui sont convenablement assemblées les unes aux autres par des moyens appropriés traditionnels ; les barres verticales sont référencées 80 et les barres horizontales 81. Au niveau de chaque poteau, l'armature comporte en outre des barres cintrées approximativement circulaires 82. De manière avantageuse, des gabarits peuvent être prévus pour faciliter le positionnement des éléments 5. Ceux-ci sont fixés à l'armature 8 par des moyens appropriés, par exemple par soudage. La figure 4 représente un coffrage en deux parties 9, à l'intérieur duquel est insérée l'armature 8, équipée des éléments d'ancrage 5, avant la coulée du béton. Pour ériger une paroi conforme à l'invention, on procède par coulées successives d'éléments de paroi sur une hauteur déterminée, par exemple de 2,40m. Il est avantageux d'utiliser à cet effet un coffrage du type dit "grimpant" qui vient se fixer sur l'élément déjà fabriqué, en vue de la coulée du béton destiné à la fabrication de l'élément suivant. Lorsque les parois du bâtiment ont été érigées, on relie les différentes parois adjacentes au moyen d'un ensemble de tirants 4, en introduisant l'extrémité de ces tirants dans les petits manchons 50 et en les faisant traverser les trous 520. On adapte ensuite sur l'extrémité 40 qui dépasse de la plaque 52, et fait saillie dans l'espace 53 intérieur au grand manchon 51, tout d'abord le coussinet 6, puis, par vissage, l'écrou 7. On serre chacun des écrous 7 de manière à mettre les tirants 4 sous la tension désirée. Une fois ce réglage de tension effectué, on obture de préférence les manchons 51 (qui sont ouverts du côté opposé aux tirants).Pour cela, si on a affaire à une cloison interne, pour laquelle le manchon 51 débouche à l'intérieur d'un autre compartiment, on utilisera par exemple une masse de remplissage en mousse de polyuréthane injectée dans l'espace 53 ; cette masse empêche que des grains ou des saletés ne puissent pénétrer dans le manchon 51 au risque d'encrasser l'articulation à rotule 60-70. Si on a affaire à une paroi extérieure, on pourra utiliser simplement un bouchon en matière plastique amovible, emboîté dans l'espace 53. Le caractère amovible de ce bouchon permet de vérifier ou de modifier à tout moment la tension des tirants. La structure ainsi obtenue permet d'obtenir, pour de faibles volumes de béton utilisés, des parois de grande résistance, grace au haubanage que constituent les divers tirants 4, et à leur liaison au niveau des poteaux. La présence d'articulations à rotule, qui autorisent un léger débattement en toute direction, évite que des efforts élevés de cisaillement ne s'exercent sur ces tirants, notamment au moment du remplissage et du vidage du bâtiment, ce qui donne à l'ensemble de la structure une très grande robustesse. Les tirants sont de préférence réalisés dans un alliage d'acier au chrome résistant aux efforts mécaniques et aussi à l'abrasion des grains. De préférence, la résistance mécanique des tirants et des systèmes d'attache sont progressivement croissants de haut en bas (pour correspondre au mieux à la distribution des contraintes, qui sont plus élevées à la base qu'au sommet des parois). Ainsi, dans un bâtiment utilisant huit sous-ensembles de tirants disposés dans des plans horizontaux régulièrement espacés de 2,50m, on pourra choisir un diamètre de tirant qui, pour les trois plans inférieurs sera de 30mm, pour les trois suivants de 25mm, et pour les deux plans supérieurs de 18mm. Les dimensions des moyens d'ancrage 5, 6, 7 seront bien entendu adaptées en conséquence. A titre indicatif, pour un diamètre de tirant de 18mm, le rayon de la portion sphérique 70 sera de l'ordre de 35mm. REVENDICATIONS 1. Bâtiment de stockage de produits en vrac, qui est composé d'un certain nombre de compartiments juxtaposés (1, 10) à coutour rectangulaire, dont les parois (11) sont en béton armé coulé in situ, caractérisé par le fait que chaque paroi (11) est formée d'une série de poteaux verticaux (2) qui sont séparés par des voiles (3) de forme plane et qui sont pourvus d'éléments d'ancrage (5) noyés dans le béton et que les parois adjacentes (lia, 11b) d'un même compartiment sont reliées deux à deux par un ensemble de tirants (4) qui sont attachés à leurs extrémités auxdits éléments d'ancrage (5). 2. Bâtiment de stockage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les tirants (4) sont attachés aux éléments d'ancrage par l'intermédiaire d'une articulation à rotule (6, 7). 3. Bâtiment de stockage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tension des tirants (4) est réglable. 4. Bâtiment de stockage selon les revendications 2 et 3 prises en combinaison, caractérisé par le fait que les tirants (4) ont une extrémité filetée (40) qui est vissée dans un écrou de réglage (7), ce dernier possèdant une tête (73) à face bombée (70) adaptéee pour venir en appui contre un coussinet (6) présentant une surface d'appui complémentaire (60). 5. Bâtiment de stockage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'élément d'ancrage (5) est formé de deux manchons tubulaires coaxiaux (50, 51) séparés par une plaque transversale (52) qui est percée d'un trou central (520) permettant le passage de l'extrémité (40) du tirant (4), cette plaque transversale (52) servant d'appui audit coussinet (6). 6. Bâtiment de stockage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'ensemble des tirants (4) est constitué de plusieurs sous-ensembles situés chacun sensiblement dans un plan horizontal, les différents plans horizontaux (P1, P2, P3,...) contenant ces sous-ensembles étant régulièrement espacés sur toute la hauteur du bâtiment. 7. Bâtiment selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les tirants et les éléments d'ancrage des plans inférieurs ont une résistance mécanique plus grande que ceux des plans supérieurs. 8. Bâtiment de stockage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les poteaux (2) sont cylindriques. 9. Procédé de fabrication d'un bâtiment de stockage de produits en vrac composé d'un certain nombre de compartiments juxtaposés (1, 10) à contour rectangulaire, selon lequel on érige chacune des parois in situ en coulant du béton à l'intérieur d'un coffrage (9) dans lequel on a préalablement inséré une armature métallique (8), ledit coffrage étant conformé pour la réalisation d'une paroi formée d'une série de poteaux verticaux (2) séparés par des voiles (3) de forme plane, tandis que ladite armature (8) est munie d'éléments d'ancrage (5) situés à l'emplacement des poteaux puis, après coulée et prise du béton, on relie deux à deux les parois adjacentes d'un même compartiment au moyen d'un ensemble de tirants (4) à tension réglable dont on attache les extrémités auxdits éléments d'ancrage (5).