Brevet FR2792247A1 — publié le 20001020

La présente invention concerne une structure sandwich en matériaux composites alvéolaires renforcés, destinée notamment à la fabrication de coques collecteurs pour la réhabilitation des égouts visitables, se composant de bandes en nid d'abeille disposées en circonférence de la coque et entrelacées dans des tissus de fibres de verre agissant comme des raidisseurs. La réhabilitation traditionnelle des égouts s'effectue par réfection de la maçonnerie. Depuis les années 1990, l'utilisation de coque fabriquée en matériaux composites placée à l'intérieure de la voûte de l'égout, puis la coulée d'un radier de béton entre voûte et coque tente de se substituer à la méthode traditionnelle. La structure nouvelle de coques composites se compose de couches successives de fibres de verre, imprégnées de résine et appliquées selon un procédé de bobinage, sur une épaisseur d'environ 30 millimètres afin de résister aux contraintes mécaniques. La lourdeur des coques ainsi obtenues de l'ordre de 300 à 400kilogramme par mètre linéaire rend particulièrement difficile la pose de ces éléments à l'intérieur des voûtes des égouts visitables. La présente invention a pour but de concevoir des structures composites à base de nid d'abeille pour diminuer le poids et à base de raidisseurs pour résister aux efforts de cisaillement et pallier astucieusement aux faiblesses des structures alvéolaires. A partir d'une structure de nid abeille plastifié adaptée au milieu marin découpée en bandes de largeur et longueur définies, l'invention consiste en effet à entrelacer ces bandes dans un tissu de verre pour constituer, après polymérisation, une structure périodique de raidisseurs de section en forme de "'T'" qui assurera la rigidité de la coque aux sollicitations de cisaillement principalement dimensionnante dans le cas d'une structure alvéolaire. La fabrication s'effectue par demie coque en utilisant une technologie d'injection de résine sous vide entre moule et contre moule, ce qui permet d'éviter l'apparition de cloques osmotiques susceptibles de créer des fuites à long terme. D'un point de vue de la modélisation mécanique de l'invention, le sandwich est constitué d'une succession de poutres en forme de "I". Les tissus de fibres de verre (3) et (4) de la figure I constituent les ailes ou les parties horizontales du "'T'". Les tissus de fibres de verre (2) de la figure I constituent l'âme ou la partie verticale du "'T'". Le nid d'abeille (1) de la figure 1 assure simplement le remplissage du vide, ce qui confère la légèreté à la coque. On néglige le nid d'abeille (1) dans le comportement du sandwich à la flexion et à l'effort tranchant. En revanche on le prend en compte dans la résistance au flambement local et aux pressions normales au sandwich. La figure 1 représente en section longitudinale en coupe la structure sandwich, objet de l'invention. La figure 2 représente l'assemblage de type mâle femelle des deux demie coques (1) et (2) à l'aide d'un joint (3). La figure 3 représente le profil de la coque en section longitudinale mettant en évidence l'assemblage par emboîtement des coques entre elles de type mâle femelle. La figure 4 représente la section longitudinale de la coque en coupe selon A-A après la polymérisation. La figure 5 représente la disposition des bandes (1) de nid abeille selon la circonférence des coques 2 2792247 En référence à ces dessins, la structure sandwich représentée par la figure I comporte: - une âme (1) constituée de nid abeille disposée par bande selon la circonférence de la coque, - le corps (2) et les ailes (3) du raidisseur en forme de "r" sont constitués de tissu de fibres de verre, - les peaux (4) constituées de résine injectée enveloppent le sandwich par polymérisation avec les tissus, et contribuent à la résistance aux chocs et à l'imperméabilité de la coque. Les tissus de fibres de verre (2) et (3) entrelacés autour du nid abeille (1) de la figure 1 sont disposés pour former, une fois assemblés par polymérisation avec la résine, un raidisseur de section en forme de "'T'" destinée à améliorer le comportement à l'effort tranchant. Le nombre de raidisseurs de section en forme de "I" est égal au nombre d'âme (1) de la figure 1 ou égal à la longueur de la coque divisée par la largeur de l'âme (1) de la figure 1. A titre d'exemple non limitatif la coque aura les dimensions extérieures de 2 mètres de haut et 2 mètres de longueur. Selon les modes particuliers de réalisation - L'épaisseur du sandwich peut varier entre 25 et 30 mm - Le matériau d'âme (1) figure 1 utilisé est du " nidaplast " d'épaisseur 15 mm avec une largeur de 300 mm - Le nombre de raidisseurs est égal à 2000/300 = 6 par coque - Les éléments du raidisseur (2) et (3) sont du roving d'épaisseur 3 mm - La résine est choisie en fonction des caractéristiques de résistances aux acides ou à la température: par exemple le vinylester La base intérieure et inférieure de la coque peut comporter un anti dérapant - L'extérieur de la coque peut comporter un sablage assurant une meilleure adhésion du coulis de béton sur la coque. La première étape de la fabrication industrielle de ces coques est la fabrication de l'outillage: fabrication d'un moule matrice rigide en tôle acier préformée à la forme intérieure de la coque, puis la fabrication d'un moule poinçon souple en matériaux composites (polyester projeté), et enfin les plages techniques d'injection de la résine et d'aspiration du vide. La seconde étape de la fabrication industrielle est le préformage de bandes de nid abeille plastifié (1) de la figure 1 en bande prédécoupée selon la circonférence de la coque. La troisième étape de la fabrication industrielle est la mise en place dans le moule matrice des bandes de nid abeille (1) selon la disposition représentée en figure 5 entrelacées avec les tissus de fibres de verre raidisseurs (2) et (3). La quatrième étape et dernière de la fabrication industrielle est la fermeture du moule poinçon sur le moule matrice, puis l'injection de résine sous les conditions de pression hydraulique et de vide d'aspiration de l'air adaptées. La structure selon l'invention est particulièrement destinée à la fabrication de coque collecteur pour la réhabilitation d'égout visitable dans le domaine d'activité de l'assainissement des collectivités locales. La légèreté des coques facilite la manutention lors de leur introduction dans la voûte de l'égout. Les caractéristiques mécaniques de la coque ainsi mise en oeuvre assure leur pérennité. 3 2792247 REVENDICATIONS 1) Structure sandwich composite à base de nid d'abeille pour diminuer le poids et à base de raidisseurs pour résister aux efforts de cisaillement et pallier astucieusement aux faiblesses des structures alvéolaires caractérisé en ce que le tissu de fibres de verre (2) constitue le corps ou la partie verticale du raidisseur en forme de "I", le tissus (3) et la peau (4) constituent les ailes ou les parties horizontales du raidisseur en forme de "T", les tissus de verre (2) et (3) étant entrelacés autour d'une âme en nid abeille (1) pour former, une fois assemblés par polymérisation avec la résine, des raidisseurs de section en forme de "I" destinés à améliorer le comportement d'une coque soumise à un effort tranchant ou à un effort de cisaillement. 2) Structure sandwich composite selon la revendication 1 caractérisée en ce que le nombre de raidisseurs de section en forme de "I" est égal au nombre d'âme (1) ou égal à la longueur de la coque divisée par la largeur de l'âme (1). 3) Structure sandwich composite selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'âme en nid abeille (1), disposée par bande de longueur égale à la circonférence de la demie coque, assure le remplissage du vide, contribue à la légèreté de la coque, et intervient dans la résistance au flambement local et aux pressions normales au sandwich. 4) Structure sandwich composite selon la revendication 1 caractérisée en ce que les peaux (4) constituées de résine injectée enveloppent le sandwich par polymérisation avec les tissus, et contribuent à la résistance aux chocs et à l'imperméabilité de la coque. 20.5) Structure sandwich composite selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la fabrication par polymérisation de l'ensemble s'effectue par demie coque en utilisant une technologie d'injection de résine sous vide entre moule et contre moule, procédé qui évite l'apparition de cloque osmotique pouvant occasionner des fuites à long terme.