Brevet FR2748964A1 — publié le 19971128

De nombreux équipements, en particulier des pieux et des mâts, sont réalisés en acier et présentent, de ce fait, des inconvénients, tels que a) leur masse élevée et dans certains cas des difficultés logistiques de mise en place. b) leur sensibilité à la corrosion qu'elle soit aérienne, aquatique ou terrestre. c) leur coût d'entretien. Pour répondre, en particulier à ces inconvénients, de tels équipements ont été réalisés en aluminium ou en matériaux composites. Dans le cas de ces équipements, en matériaux composites, la technique généralement utilisée est celle de l'enroulement filamentaire de rowing. Les équipements, tels que les pieux et les mats, doivent avoir non seulement de bonnes caractéristiques à la rupture, mais aussi présenter une bonne rigidité sous les effets d'un mouvement fléchissant. Pour cela, il faut que la structure composite profite pleinement, d'une part de la résistance à la rupture en traction et en compression des fibres, et d'autre part, du module de flexion des fibres renforçatrices. Ainsi, il faut que la partie principale de celles-ci soit placée selon l'axe du pieu ou du mât. Selon l'invention, les structures allongées, telles que des mâts, pieux, des poutres, sont réalisées par enroulement, préférentiellement hélicoïdal, de tissus de verre imprégnés de résine thermodurcissable, telle que epoxyde, polyester, vinylester. Selon l'invention, ces tissus sont déséquilibrés en trame, c'est à dire, ont un pourcentage plus important de fil en trame qu'en chaîne ; de plus, leur tissage admet une déformabilité angulaire qui permet, selon l'invention, de placer les fils de trame parallèlement à l'axe x x' de la structure. L'originalité de la conception de ces tubes composites à haute tenue à la flexion, objet de la présente invention, ressortira de sa description et de la justification technique correspondante. Selon l'invention, on réalise donc le tube par enroulement hélicoïdal d'un tissu de verre déséquilibré c/t avec c Conformément aux habitudes, c indique le pourcentage de fibre placées en chaîne et t le pourcentage de fibre placée en trame. On prendra préférentiellement c compris entre 10 et 25 % et t entre 90 et 75 % ; cette modularité du taux permet, en fonction du rapport diamètre/épaisseur, d'assurer une bonne tenue au flambage radial. Selon l'invention, le tube est constitué de couches successives réalisées par enroulement hélicoïdal - aller et retour -. L'enroulement hélicoïdal se fait à l'aller avec un angle de ssl = (900 - a) par rapport à l'axe longitudinal et au retour avec un angle de ss2 = (900 + a). Selon l'invention, l'enroulement hélicoïdal est fait préférentiellement en biaisant le tissu d'un angle a (fig.l) de telle façon que la trame (1) soit parallèle à l'axe longitudinal du tube, la chaîne (2) présentant un angle a, par rapport au plan circonférentiel (3) cette disposition améliore le module de flexion. Selon l'invention, l'enroulement de chaque couche est fait préférentiellement par recouvrement partiel(6) des spires successives (4)(5) (fig.2). Pour éviter les surépaisseurs locales, la largeur du décalage A entre deux spires successives est telle L que A = --, avec L largeur de la nappe et n un nombre entier > 1 n Sans sortir de l'invention, l'enroulement hélicoïdal est fait soit avec des lés jointives (7) (fig.3), soit avec des lés alternées (fig.4). Les lés (8) et (9) sont placés lors du ler aller. Les lés (10) et (11) lors du ler retour ; les lés (12) et (13) lors du 2ème aller. Ce dernier type d'enroulement améliore la tenue aux efforts de cisaillement inter laminaire. Selon l'invention, dans le cas d'un enroulement à spires jointives, les couches successives seront préférentiellement décalées pour diminuer l'effet de discontinuité provoqué par les lés. Par exemple, dans le cas d'un enroulement hélicoïdal à lés jointives de largeur L et de nombre de couches q, l'implantation de chaque couche (aller + retour) est décalée L d'un espace de largeur K tel que K = --- avec m entier > 1 et si q m possible avec m = ---, r étant un entier (fig.5). r Les lés (14) (15) (16) sont les lés du ler aller et les lés (17) (18) (19) sont les lés du 2ème aller. Si le tissu préférentiellement utilisé est un tissu en fil de verre, on peut, sans sortir de l'invention, utiliser des tissus en carbone, aramide, polyéthylène haute résistance On peut aussi utiliser des tissus hybrides (ex : verre + carbone). Sans sortir de l'invention, les tissus utilisés peuvent être préimprégnés de résine thermodurcissable. Sans sortir de l'invention, les tissus utilisés peuvent être préimprégnés de résine thermoplastique. Sans sortir de l'invention, les tissus peuvent être enroulés en même temps qu'un film thermoplastique et imprégné par fusion compression. Dans le cas, où l'on réalise des équipements tels que des pieux ou des mâts de fortes épaisseurs, comportant des parties cylindriques et présentant un déséquilibre de renfort de fibres selon l'axe x x' de l'équipement, on constate, après polymérisation, des forces de serrage importantes de la structure composite sur le mandrin ; ce phénomène peut rendre difficile ou empêcher le démandrinage et créer des micro ruptures dans la structure. Pour éviter ces inconvénients majeurs, selon l'invention, on place sur le mandrin une couche régulière de matériaux compressibles, puis on enroule le tissu de verre sur ce mandrin compressible. Selon l'invention, les caractéristiques de compressibilité du matériau seront telles que sa déformabilité restera faible sous l'effort limité d'enroulement du tissu et absorbera le rétreint de la structure composite en ne transmettant au mandrin qu'un faible effort de serrage, facilitant aussi le démandrinage. Selon l'invention, le matériau choisi aura un coefficient de frottement faible. Selon l'invention, le matériau est préférentiellement une mousse de polyéthylène à cellule fermée avec une peau glacée. Sans sortir de l'invention, on pourra utiliser un autre matériau présentant les caractéristiques ci-dessus, par exemple des mousses de polyuréthanne souples. Selon l'invention, afin de faciliter le démandrinage et l'état de surface interne du tube, on revêtira la mousse d'un film de terphane. Dans le cas où les efforts de flexion seraient préférentiels selon une direction radiale privilégiée, selon l'invention on réalisera des tubes de forme oblong (fig.6). Ce type de tube peut s'appliquer par exemple 9 la réalisation de brise vague. Sans sortir de l'invention, le tube peut être un tube sandwich (fig.7) constitué par deux tubes concentriques (20,21) réalisés selon l'invention et séparés par une paroi (22) en matériau rigide en compression tel que : mousse rigide, nid d'abeille, balsa ... Cette solution permet d'alléger les tubes et d'améliorer la rigidité. Sans sortir de l'invention, pour améliorer la rigidité en cas d'effort de flexion selon un axe préférentiel, le tube intérieur pourra être cylindrique et le tube extérieur oblong. REVENDICATIONS 1) Tube en matériaux composite caractérisé en ce qu'il est réalisé par enroulement hélicoïdal de tissu déséquilibré en trame, par rapport à la chaîne. 2) Tube selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est réalisé en biaisant le tissu d'un angle égal à l'angle d'enroulement hélicoïdal. 3) Tube selon l'une ou plusieurs des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'enroulement hélicoïdal du tube est réalisé par recouvrement partiel des spires successives. 4) Tube selon l'une ou plusieurs des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les lés sont jointives ou alternées et dont les couches successives sont décalées pour équilibrer les discontinuités dues aux lés. 5) Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tissu utilisé est composé de fibres monotype ou hybride. 6) Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que son profil est cylindrique ou oblong. 7) Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa structure est mono paroi. 8) Tube selon l'une quelconque des revendications 4 caractérisé en ce que sa structure est sandwich, avec une matière résistante en compression comprise entre les deux tubes. 9) Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que son mandrin d'enroulement est revêtu d'une couche de matériau compressible. 10) Tube selon la revendications 9, caractérisé en ce que le matériau compressible est une mousse de polyéthylène à cellule fermée.