Brevet FR2674276A1 — publié le 19920925

TOUR DE REFRIGERATION DONT LA CIIEMINÉE EST CONSTITUÉE D'UN VOILE A NERVURES PORTEUSES. La présente invention concerne une tour de réfrigération dont le voile, en béton armé ou autre matériau, servant de cheminée, est muni de nervures porteuses dont les lignes moyennes coïncident globalement avec les courbes méridiennes de la surface moyenne du voile. Les nervures porteuses font corps commun avec l'infrastructure de la tour de réfrigération. Actuellement, les tours de réfrigération sont constituées de deux structures différentes: un voile souple en béton armé, métal ou autre matériau, et une infrastructure rigide composée d'éléments linéaires tels que poteaux, piles ou colonnes inclinées, appelées "diagonales". Le voile, ayant une forme de surface de révolution, permet le tirage d'air et a la fonction d'une cheminée. Le voile s'appuie à sa base sur l'infrastructure, qui est conçue de manière à permettre l'entrée d'âfr dans la dite cheminée. L'assemblage entre ces deux structures, dont le comportement statique est différent, pose des problèmes de conception et d'exécution. Le passage brusque d'une coque mince à une infrastructure rigide se traduit par l'obligation de créer un anneau raidisseur coûteux et difficile à réaliser à la jonction des deux structures. Par ailleurs, les points de contact entre le voile et les éléments linéaires de l'infrastructure sont autant de points de concentration d'efforts. La concentration de ferraillage qui en résulte rend difficile le coulage du béton. Souvent, au niveau de ces points sensibles se produisent, avec le temps, des désordres et des fissures, les deux structures ayant la tendance naturelle à se séparer. La présente invention concerne une nouvelle structure pour les tours de réfrigération dont la cheminée est constituée d'un voile muni de nervures porteuses placées sur son pourtour. Ces nervures sont caractérisées par le fait que leurs lignes moyennes coïncident globalement avec les courbes méridiennes de la surface moyenne du voile. Sur la hauteur du voile, les nervures sont situées entre la base du voile et un niveau quelconque ; elles peuvent aussi avoir une hauteur égale à la hauteur du voile. Les nervures porteuses reposent directement sur l'infrastructure de l'ouvrage en étant solidaire et en faisant corps commun avec cette infrastructure composée de piles, poteaux ou diagonales. Les nervures porteuses assurent la continuité structurelle de l'ouvrage, à partir du sommet du voile et jusqu'aux fondations en passant par l'infrastructure. Les figures représentent ce qui suit: la fig. l représente la coupe, par un plan vertical, de la tour de réfrigération, le dit plan vertical passant par l'axe de symétrie V-V de la surface moyenne du voile (1) qui a le rôle de cheminée. La coupe, effectuée entre deux des poteaux qui constituent l'infrastructure (9), permet la vue latérale de l'un de ces poteaux ainsi que la vue latérale d'une nervure porteuse (2). Cette nervure (2) prolonge le poteau, et fait corps commun avec le dit poteau. Sur la fig. l, on remarque que la ligne moyenne de la nervure porteuse (2) coïncide globalement avec la courbe méridienne du voile (1). e La fig. 2 représente la vue de l'extérieur d'une tour de réfrigération dont le voile (1) servant de cheminée est muni de nervures porteuses (2) allant du niveau (7) et jusqu'à la base (6) du voile (l). L'infrastructure (9) est constituée de poteaux ou de piles dont la ligne moyenne est globalement tangente à la courbe méridienne du voile au niveau (6) de la jonction. On remarque la continuité entre les nervures (2) et les piles avec lesquelles les nervures (2) mentionnées font corps commun et sont solidaires. La fig. 3 est analogue à la fig. 2, et représente une variante où l'infrastructure (9) n'est plus formée de piles, mais de diagonales. On retrouve la continuité entre les nervures (2) et l'infrastructure (9), en considérant que, en allant de haut en bas, chaque nervure (2) se sépare en deux branches constituées par les deux bras du V renversé, chacun de ces bras étant une diagonale. La fig. 4 reprend un détail de la structure représentée en fig. 1, en y ajoutant une vue A-A de l'extérieur vers l'intérieur de l'ouvrage, et une coupe B-B en plan horizontal passant par le voile (l) et par la nervure porteuse (2). Sur la fig. 4 est indiquée la ligne moyenne (10) de la nervure porteuse, coïncidant globalement avec la courbe méridienne du voile (1). La fig. 5 représente une variante de la structure indiquée en fig. 4, l'infrastructure (9) étant, dans ce cas, constituée de diagonales. La fig. 6 représente, en coupe horizontale, le voile (1) muni de plusieurs variantes de nervures (2): nervure de section rectangulaire (3) en fig. 6a et 6d, nervure de section trapézoidale (4) en fig. 6b et 6e, nervure de section arrondie (5) en fig. 6c et 6f. Les nervures (2) en fig. 6a, 6b et 6c sont situées en saillie à l'extérieur ou à l'intérieur du voile (1). Les nervures (2) en fig. 6d, 6e et 6f sont situées en saillie à l'extérieur et à l'intérieur du voile (1). La fig. 7 représente le cheminement des efforts (11) du voile (1) vers l'infrastructure (9). La fig. 7a représente la tour de réfrigération traditionnelle, avec le voile (1) raidi par un anneau au niveau de la base (6) posé ponctuellement sur un poteau de l'infrastructure (9). La fig. 7b représente la tour de réfrigération faisant l'objet de l'invention, avec le voile (1), sans anneau raidisseur, pris en charge progressivement par la nervure porteuse (2), et faisant corps commun avec le poteau de l'infrastructure (9). Comme il a été indiqué en résumé, l'invention s'applique à une tour de réfrigération constituée d'un voile (1) formant cheminée et d'une infrastructure (9) constituée de structures linéaires (poteaux, piles, diagonales inclinées) et servant d'appui au voile (1). Du point de vue thermo-dynarnique, l'entrée de l'air s'effectue entre le niveau (6) de la base du voile (1) et le niveau des fondations, dans l'espace libre entre les éléments linéaires de l'infrastructure (9). Le tirage de l'air s'effectue par la cheminée constituée du voile (1), l'air qui pénètre au niveau de l'infrastructure (9) étant évacué au niveau du sommet (8) de la cheminée. L'invention apporte une solution au problème de l'assemblage des deux structures, en les remplaçant par une seule structure nouvelle continue où le passage du voile souple (1) à l'infrastructure rigide (9) s'effectue progressivement par l'intermédiaire de nervures porteuses (2). Les lignes moyennes (10) de ces nervures (2) coïncident globalement avec les courbes méridiennes de la surface moyenne du voile (1), les dites lignes moyennes (10) étant situées dans un plan vertical passant par l'axe de symétrie V-V du voile (I). Les lignes moyennes (10) des nervures porteuses (2) peuvent etre légèrement décalées par rapport aux courbes méridiennes du voile (1). En fig. 1, on voit comment le voile (1) est progressivement porté par les nervures (2), prolongées par l'infrastructure (9) avec laquelle elles sont solidaires et font corps commun. L'infrastructure (9) peut être composée de poteaux ou piles dont les lignes moyennes sont globalement tangentes à la surface moyenne du voile (1) au niveau (6) de la base du voile (1), comme il est indiqué en fig. 2. Le cheminement des efforts (ll) s'effectue directement (voir fig. 7b) du voile (l) aux nervures porteuses (2), puis à l'infrastructure (9) et finalement à la fondation. L'infrastructure (9) peut aussi être composée de diagonales formant une suite de paires de colonnes en V renversé comme il est indiqué en fig. 3. Les nervures porteuses (2) sont situées au prolongement des bisectrices des angles formés par les V renversés constituant chacun une paire de diagonales. Les nervures porteuses (2) ont la hauteur voulue par le concepteur de la tour de réfrigération, en commençant de la base du voile (6) et en finissant, en général progressivement, à un niveau quelconque (7), qui peut être le sommet du voile (8). Evidemment, le voile (1) devient d'autant plus rigide que la hauteur des nervures porteuses (2) est grande, et que la section horizontale des nervures porteuses (2) a une aire importante. Cette section horizontale peut avoir une forme quelconque, généralement déterminée par des considérations constructives, comme il est indiqué en fig. 6. En définitive, par rapport à la technique actuelle, l'invention présente une structure nouvelle dont les avantages sont: - le cheminement des efforts (11) du voile vers l'infrastructure ne s'effectue pas ponctuellement sur la circonférence de l'anneau raidisseur situé en plan horizontal au niveau (6) de la base du voile traditionnel, mais s'effectue progressivement dans un plan vertical, à l'aide des nervures porteuses (2), comme il est indiqué en fig. 7.L'anneau raidisseur prévu dans le cas des tours de réfrigération traditionnelles à la base du voile (6) devient superflu; - si la dimension en plan horizontal des nervures porteuses (2) est suffisamment importante et leur hauteur, entre la base du voile (6) et le niveau (7) suffisamment grande, la structure de la tour de réfrigéra- tion peut être envisagée comme un ensemble de poteaux rigides reliés par le voile (1) entre les niveaux (6) et (7). Il en résulte que le rôle du voile (1) est celui de cloison et liaison entre les poteaux plutôt que celui de coque mince structurelle.Entre les niveaux (6) et (7), on peut donc envisager le ferraillage du voile (l) par une seule nappe d'armatures au lieu des deux nappes habituelles, les éventuels désordres ne pouvant pas entraver la diminution sensible de la stabilité de l'ouvrage. Dans certains cas, une seule nappe de ferraillage peut être suffisante sur toute la hauteur du voile. La présence des nervures porteuses (2) ayant un rôle raidisseur, le comportement de l'ouvrage au cloquage (flambement eulérien) est amélioré. La présence des nervures porteuses (2) crée une rugosité susceptible de diminuer le coefficient de tramée du vent, et, en conséquence, les sollicitations d'ensemble auxquelles l'ouvrage est soumis. L'application industrielle de l'invention peut s'effectuer dans le cas de certaines industries et notamment dans le cas de centrales électriques, où le processus technologique nécessite la présence d'une tour de réfrigération. Quand l'ouvrage est conçu en béton armé, l'exécution nécessite un coffrage approprié. L'invention peut être appliquée à d'autres ouvrages similaires aux tours de réfrigération, constitués d'une coque mince posée sur une infrastructure rigide. REVENDICATIONS 1. Tour de réfrigération ayant la cheminée constituée d'un voile (1) caractérisé en ce qu'il est muni de nervures porteuses (2) placées sur son pourtour, caractérisé aussi en ce que les lignes moyennes (10) des nervures porteuses (2) coincident globalement avec les courbes méridiennes de la surface moyenne du voile (1), les dites lignes moyennes (10) étant situées dans un plan vertical passant par l'axe de symétrie V-V du voile (l). 2. Tour de réfrigération selon la revendication I caractérisée en ce que les nervures porteuses (2) ont dans le plan horizontal une forme rectangulaire (3), trapézotdale (4), arrondie (5) ou toute autre forme géométrique, constante ou variable sur la hauteur des dites nervures (2). 3. Tour de réfrigération selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que les nervures porteuses (2) sont situées en saillie à l'extérieur du voile (l), à l'intérieur du voile (1), ou à l'extérieur et à l'intérieur du voile (1). 4. Tour de réfrigération selon la revendication 1 caractérisée en ce que les nervures porteuses (2) sont situées entre la base (6) du voile (1) et un niveau quelconque (7) du voile (1), ce niveau pouvant être le sommet (8) du voile (1). 5. Tour de réfrigération selon les revendications 1 et 4 caractérisée en ce que les nervures porteuses (2) sont situées entre la base (6) du voile (1) et un niveau quelconque (7) du voile (1), le dit niveau (7) n'étant pas identique pour toutes les nervures porteuses (2) placées sur le pourtour de la tour de réfrigération. 6. Tour de réfrigération selon la revendication 1 caractérisée en ce que, à leur extrémité inférieure (6), les nervures porteuses (2) reposent directement sur l'infrastructure (9) de l'ouvrage. 7. Tour de réfrigération selon les revendications 1 et 6 caractérisée en ce que les nervures porteuses (2) sont situées en prolongement des poteaux ou piles constituant l'infrastructure (9) et sont solidaires de ces poteaux ou piles. 8. Tour de réfrigération selon les revendications 1 et 6 caracté risee en ce que les nervures porteuses (2) sont situées en prolongement des bissectrices de l'angle formé par les paires de diagonales en V renversé constituant l'infrastructure (9), et sont solidaires de ces diagonales.