Brevet FR2880865A1 — publié le 20060721

La présente invention concerne une barge destinée à former une île artificielle, flottante, servant, dans une application préférée, de complexe immobilier à vocation touristique entièrement intégré , implanté en site marin ou assimilé (lac, marécage, etc.) . Ce complexe constituant une ville autonome comprend notamment:des ports permettant l'accostage de ferries, des ports de plaisance, des marinas, de 1' habitat ( résidences principales et secondaires) , des hôtels,des bureaux, des commerces, un palais de congrès, un centre de thalassothérapie, un musée et une grande variété d'équipements de loisirs sportifs, et culturels ainsi que des équipements techniques permettant une autonomie complète tout en préservant l'environnement et tout en supprimant la pollution ( production de l'énergie, dessalement de l'eau de mer, filtration des eaux usées, traitement des déchets etc. ). Toute construction de ports ou de marinas en bordure du littoral nécessite la réalisation d'ouvrages spéciaux pour la protection contre l'effet de la houle (digues sur remblais, digues sur pilotis, digues flottantes fixées au rivage par un dispositif complexe d'articulation etc) Ces ouvrages non seulement détruisent l'écosystème marin (herbiers de posidonie indispensables à la vie de la faune sous - marine), mais également polluent les fonds marins ( bateaux de plaisance). Enfin, il est à noter les nuisances pendant la durée des travaux ( circulation des camions, présence des grues, des barges, de bateaux, de pontons flottants etc. ) . Ce bétonnage du littoral sur plusieurs kilomètres conduit à la suppression des espaces verts naturels et des plages, et contribue à la pollution architecturale et écologique irréversible des rivages. Par ailleurs, le nettoyage du fond marin pollué par les bateaux de plaisance est très difficile dans le cas de profondeur du port supérieure à 50 m. Les constructions réalisées en bordure de littoral ( marina, ports, digues sur remblais ou sur pilotis et surtout l'habitat pieds dans l'eau etc) résistent mal aux efforts dues aux tsunamis comme ont démonté les récentes catastrophes an Asie. Par ailleurs le réchauffement de la planète du à l'effet de serre conduira dans un proche avenir à l'augmentation de niveau de la mer provoquant l'inondation de cités construites en bordure de 15 littoral. Actuellement, les complexes offshore existants sous forme de barges, plate - formes fixes, flottante ou bateaux, sont uniquement accessibles par hélicoptères (l'accès par bateaux étant difficile en cas de fortes houles). Ces ouvrages sont donc difficilement utilisables pour les besoins touristiques accueillant un grand nombre des visiteurs, nécessitant des plages et des ports permettant l'accès de ferries et de bateaux de plaisance Pour ces ouvrages, utilisés pour les besoins de tourisme et comportant des ports, la réalisation des digues protégeant les ports contre l'effet de la houle devient indispensable. Le but de l'invention est de proposer une nouvelle structure de barge adaptée aux besoins et contraintes citées ci-dessus. Cette structure comporte un ensemble immobilier autonome, pouvant être construit et équipé en chantier naval (pas de nuisances de chantier pour l'environnement) et pouvant être déplacée comme un bateau. Ce but est atteint conformément à l'invention grâce à une structure où chaque composant assure un maximum de fonctions: structurelles, fonctionnelles et architecturales. L'invention concerne une barge destinée à former une île artificielle, flottante, comprenant ( voir figures 1, 2, 3, 4 et 5) : -un flotteur central (1) en forme sensiblement cylindrique - une digue (2) en forme d' anneau circulaire à section sensiblement rectangulaire, - 3,4, 5 6 ou plusieurs bras {3) supportant la digue et la reliant à la structure de la partie centrale de la barge, - des ports (7) délimités par la digue, les bras et le flotteur central et comportant un fond (4) constitué d'un platelage raidi par des raidisseurs (transversaux et longitudinaux) ou dalles en Béton armé et supporté par des poutres -caissons flotteurs ( 5) reliant la digue et le flotteur central, - une superstructure située au dessus du flotteur central et composée d'une ossature en forme d'anneau circulaire constitué : de piles encastrées dans le flotteur central (11) , des poutres, des planches et des poteaux (10) formant une structure spatiale en voile cylindrique à deux nappes, -des contreventements en partie supérieure en prolongement des bras ( 13) et assurant la rigidité d'ensemble. Cette superstructure comporte au centre un atrium - patio éclairée par une verrière supportée par une structure tridimensionnelle en forme de coupole, un mât central ( 14) supportant les planchers des contreventements, les escaliers de service, les ascenseurs panoramiques, le belvédère (15) et le phare à laser situé au sommet (16) . Ce mât pouvant servir en phase de montage de support de grue. Conformément à 1' invention le flotteur de la partie centrale de la barge est formé d'un disque à caissons ( voir fig. 1 rep.l) sur lequel s'appuie la structure supérieure de la barge ( voir fig. 2, 3, et 4 repères 10,11, 12,13,14,15, et 16). Avantageusement, le disque du flotteur central a un contour sensiblement circulaire. Il comporte une bordée et un fond à double parois raidies par des poutres - voiles disposés suivant le schéma de la figure 1. Le flotteur central comprend différents équipements: cabines et appartements des passagers, cabines et réfectoires pour l'équipage, parkings pour voitures de tourisme, locaux techniques, réservoirs de ballastage etc.. Avantageusement la barge selon 1' invention comporte des compartiments de ballastage, situés au dessus du fond des flotteurs repartis sur toute la surface du fond de la barge, permettant d'équilibrer le poids variable de la barge par le remplissage approprié des ballasts de façon à obtenir le poids global uniformément reparti sur toute la surface, réduisant ainsi les moments et les efforts tranchants dans la structure sous l'effet de la pression hydrostatique ( voir figure 1). Avantageusement la barge comporte une digue de protection des ports (voir fig.1, 2 et 3 repère 2) en forme d'un anneau circulaire à section sensiblement rectangulaire ( avec ou sans décrochements) dimensionné en fonctions des conditions météorologiques du site d'ancrage ( houle, vent, courant, variation de température, tsunami etc.. ). Avantageusement cette digue supporte dans sa partie supérieure émergée les plages, les vestiaires, les sanitaires, les restaurants et les jardins promenades ( voir fig. 2 repère 2b). Avantageusement, la partie immergée de la digue comprend: les logements cabines, les jardins intérieurs, la circulation intérieure, les magasins, les parkings pour voitures de tourisme et locaux techniques. (figures 2 et 3 repères: 2). Avantageusement, la digue comporte des passages permettant aux ferries et aux bateaux de plaisance d'accéder au port ( sections de la digue réduite, de forme rectangulaire, enfermant les circulations et les parkings, immergées à une profondeur de façon à laisser aux bateaux un tirant d'eau suffisant ( voir figures 1 et 2 repère 2c). Avantageusement les accès aux ports pourront comporter les portes métalliques munies d'un dispositif d'ouverture et de fermeture à vérins hydrauliques ou mécaniques et pouvant être télécommandé par le responsable du port et par les capitaines des bateaux autorisés. Ce dispositif permettra de protéger le port contre l'effet de la houle en cas de grosses tempêtes et empêchera l'accès des bateaux non autorisés ( voir fig. 2 repère 2d) . Avantageusement la digue comporte un dispositif de protection des plages et des parties habitables immergées contre les chocs accidentels des bateaux (par exemple: anneaux en tube d' acier rempli du béton, ou en béton armé immergé à une profondeur appropriée, situés devant la digue et reliés à cette dernière à l'aide des poutres - consoles fixées sur la bordée de la digue). Avantageusement la digue est reliée au flotteur et à la structure supérieure de la partie centrale de la barge par les immeubles - bras ( voir figures 1, 2 et 3 repères 3) supportant les efforts dus à la houle 15, charges permanentes, surcharges climatiques, surcharges d'exploitation et la pression hydrostatique et assurant la rigidité d'ensemble dans différentes phases d'exploitation. La barge peut comporter trois, quatre, cinq, six ou plusieurs bras en fonction des dimensions et de l'architecture de la barge choisie et des conditions météorologiques marines du site d'implantation adoptés. La structure des immeubles - bras est 25 constituée de: -flotteur en caisson rectangulaire enfermant les parkings, les circulations, les magasins et les cabines - appartements immergés -superstructure composée des façades portantes, des poteaux, et des planchers formant un ensemble rigide. La structure de ces " immeubles - bras " sera encastrée dans les piles (voir figures 2, 3 et 4 repère 11) faisant partie de la superstructure de la partie centrale de la barge décrite ci-dessous. La partie avant de ces bras comporte des locaux pour le dispositif d'ancrage de la barge constitué de: treuils, câbles, chaînes, ancres etc. ( voir figures 2 et 3 repère 3a) Les zones délimitées par la digue, les immeubles - bras et le flotteur central sont destinées aux ports pour les ferries et les bateaux de plaisance (figure 2 repère 7) ou aux autres destinations (figure 2 repère 6; par exemple: piscines, équipements sportifs divers, aquariums, centre de SPA - thalassothérapie, équipements de loisirs divers etc). Avantageusement les ports comportent le fond constitué du platelage métallique ( ou une dalle alvéolaire en béton) raidi par des raidisseurs et par des poutres en caissons - flotteurs, reliant la digue au flotteur central ( voir figure 1 repères 4 et 5). Avantageusement ce fond supportant le sable, la décoration sous-marine et les herbiers de posidonie permet: d'éviter toute pollution d'environnement par les bateaux de plaisance, de faciliter le nettoyage du port, de réduire les mouvements des bateaux dans le port sous l'effet de la houle, de faciliter le remorquage de la barge avec les bateaux dans le port, de créer un espace sous-marin de qualité facilitant le développement de la flore et de la faune aquatique ( herbiers de posidonie, rochers, coraux, décoration et éclairage sous- marin etc) , d'offrir aux habitants des logements immergés possédant des hublots, un décor unique. La superstructure de la partie centrale de la barge ( située au dessus du flotteur central), est en forme cylindrique à deux nappes des poteaux, comportant un vide central ( patio - atrium) et est constituée de: - piles à section sensiblement trapézoïdale ( ou rectangulaire) situées en prolongement des immeubles - bras assurant la stabilité transversale et enfermant les circulations verticales - poteaux verticaux pouvant être réalisés en tubes d' acier rempli de béton ( pour assurer une stabilité au feux et une résistance statique au moindre coût) -planchers métalliques composés de tôle, de raidisseurs, de traverses et de poutres de façades contreventements horizontaux en caisson reliant les têtes des piles et assurant la rigidité d'ensemble ( figure 4 repère 13) - mât central (figure 3 repère 14) supportant les planchers des contreventements ( figure 3 repère 13), 1' escalier intérieur, les ascenseurs panoramiques, le belvédère (15) et le phare à laser situé au sommet (16) . Avantageusement le vide central formant atrium - patio délimité par la structure décrite au dessus est éclairé par une verrière supportée par une structure métallique en forme de coupole. Avantageusement la structure décrite ci-dessus enferme les bureaux, les hôtels et les appartements éclairés naturellement des deux cotés ( côté mer et côté patio intérieur). La barge est essentiellement destinée aux ensembles immobiliers de loisirs ancrés à proximité des côtes ou au large, pour une profondeur d'eau variant de 30 à 300 mètres ( dans le cas d'ancrage traditionnel par câbles - chaînes - ancres -treuils) ou plus ( 300 à 2000m) -dans le cas d'ancrage à l'aide de câbles tendus verticalement et fixés aux corps morts ou tiges métalliques forées et cimentées Elle comprend tous les équipements lui assurant une autonomie complète: habitation, bureaux, loisirs, commerces, équipements sportifs et culturels, locaux techniques, stockage et production d'énergie; stockage et fabrication d'eau douce, filtration des eaux usées, traitement des déchets etc. Ce complexe réalisé suivant l'invention sera construit dans un chantier naval ou yard avec un faible tirant d'eau, remorqué sur le site d'implantation et ancré à l'aide de câbles ou de chaînes comme un bateau ou une plate-forme semisubmersible Les figures 1,2,3,4 et 5 représentent la barge conçue suivant l'invention. Figure 1: Flotteur de la barge - compartiments de ballastage. Figure 2: Vue en plan de la barge Figure 3: Coupe transversale A-A Figure 4: Vue en plan des contreventements en tête des piles Figure 5: Vue en plan de la barge - solution avec 3 30 bras Légende: (1)-Flotteur cylindrique de la partie centrale de la barge (2)- Digue habitable protégeant les ports contre l'effet de la houle, (2a) - Partie de la digue supportant les plages et enfermant les jardins intérieurs, et parkings (2b) - Partie de la digue supportant: jardins - promenades, restaurants, vestiaires, cabines - appartements, magasins, locaux techniques et circulation intérieure de service. (2c) - Partie immergée de la digue assurant la continuité et la résistance et permettant aux bateaux d'accéder aux ports avec un tirant d'eau suffisant, (2d) - Portes protégeant le port en cas de grosses tempêtes (3) - bras reprenant les efforts de la houle sur 15 les digues, et sur le fond de la barge et assurant la rigidité d'ensemble. (3a) -local enfermant le dispositif d'ancrage (4) - Fond du port (5) Poutres caisson -flotteurs supportant le fond du 20 port (6) -Zones délimitées par le flotteur central, la digue, et les immeubles bras pouvant enfermer différents équipements de loisirs: piscines, centres sportifs, SPA, musées, discothèques etc (7) - Ports pour bateaux de plaisance et ferries (8)- Aquariums (9)- Dessus du flotteur central supportant les marinas et les commerces (10) Immeuble cylindrique enfermant les hôtels,,les 30 bureaux et les logements et éclairé côté mer et côté intérieur donnant sur patio. {11)- Piles à section sensiblement trapézoïdale, enfermant les circulations verticales (12)- Coupole verrière éclairant le patio -atrium central (13)- Contreventements horizontaux disposés en prolongement des immeubles bras et assurant la 5 rigidité d'ensemble (14)- Mât central supportant les planchers des contreventements, les escaliers de service, les ascenseurs panoramiques, le belvédère central ( 15) et le phare à laser ( 16) situé au sommet. (17)- vide au dessus du palais des sports ( atrium patio) ( 18) (19) zones destinées aux différents équipements de loisir: casinos, halls, salles des spectacles, centre de congrès etc. Une variante plus économique du projet, conçu suivant l'invention, peut être réaliser par: la suppression du fond du port (voir figures 1, 2 et 3 repères (4) et (5)) 1' articulation des bras ( 3) dans le flotteur central de la barge permettant la réduction des dimensions de ces bras la suppression des contreventements horizontaux repère (13). Cette solution économique comporte toutefois les inconvénients suivants: difficultés de nettoyage du fond du port pollué par les bateaux de plaisance, difficultés de réalisation de la décoration sous- marine ( herbier de posidonie aquarium, éclairage) améliorant la vue des habitants des cabines situées sous le niveau de la mer. augmentation des mouvements des bateaux dans le port sous l'effet de la forte houle - réduction de la rigidité de la structure conduisant à là plus grande flexibilité sous l'effet de la 5 houle La barge réalisée suivant l'invention peut être construite soit en acier, soit en aluminium, soit en béton, soit en structure mixe acier béton. Le choix dépend des conditions météorologiques du site d'implantation et des données du site de construction (tirant d'eau, prix des matériaux, spécialisation et coût de la main d'oeuvre etc. ). REVENDICATIONS 1. Barge destinée à former une île artificielle, flottante, comprenant un flotteur central (1) en forme sensiblement cylindrique, une digue (2) en forme d'un anneau circulaire et à section sensiblement rectangulaire, d'au mois 3 bras (3) supportant la digue et la reliant à la structure de la partie centrale de la barge, des ports (7) délimités par la digue, les bras et le flotteur central et comportant un fond (4) constitué d'un platelage métallique raidi par des raidisseurs (transversaux et longitudinaux) ou par dalle en béton armé (4) et supporté par des poutres - caissons flotteurs (5) reliant la digue et le flotteur central, superstructure située au dessus du flotteur central et composé d'une ossature en forme d'anneau circulaire constitué de piles encastrées dans le flotteur central (11) , des poutres, planchés et poteaux formant une structure spatiale en voile cylindrique à deux nappes (10) et des contreventements en partie supérieure en prolongement des bras (13) et assurant la rigidité d'ensemble. 2. Barge selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte des compartiments de ballastage, situés au dessus du fond des flotteurs, permettant d'équilibrer le poids variable de la barge par le remplissage approprié des ballasts de façon à obtenir le poids global uniformément reparti sur toute la surface, réduisant ainsi les moments et les efforts tranchants dans la structure sous l'effet de la pression hydrostatique. 3. Barge selon les revendications ci-dessus caractérisée par le fait que la digue de protection des ports (2) est en forme d'un anneau circulaire à section sensiblement rectangulaire ( avec ou sans décrochements) dimensionnée en fonction des conditions météorologiques du site d'ancrage 4. Barge selon les revendications précédentes caractérisée en ce que la digue comporte des passages (2c) permettant aux ferries et aux bateaux de plaisance d'accéder au port ( sections de la digue réduite, de forme rectangulaire, enfermant les circulations et les parkings, immergées à une profondeur de façon à laisser un tirant d'eau suffisant) 5. Barge selon les revendications précédentes caractérisée en ce que la digue comporte les portes métalliques (2d) munies d'un dispositif d'ouverture et de fermeture à vérins hydrauliques ou mécaniques et pouvant être télécommandé . 6. Barge selon les revendications précédentes caractérisée en ce que la digue (2) est reliée au flotteur (1) et à la structure supérieure de la partie centrale de la barge par les immeubles - bras (3) supportant les efforts dus à la houle et assurant la rigidité d'ensemble dans différentes phases d'exploitation. La barge comporte au mois trois bras en fonction des dimensions et de l'architecture de la barge choisie et des conditions météorologiques marines du site d'implantation adoptés. 7. Barge selon les revendications précédentes caractérisée en ce que la structure des immeubles - bras (3) est constituée de: - flotteur en caisson rectangulaire superstructure composée des façades portantes, des poteaux, et des planchers formant un ensemble rigide 8. Barge selon les revendications précédentes caractérisée en ce que la structure de ces " immeubles - bras " (3) est encastrée dans les piles (11) faisant partie de la superstructure de la partie centrale de la barge décrite ci-dessous et que la partie avant de ces bras cdmporte des locaux pour le dispositif d'ancrage de la barge (3a) . 9. Barge selon les revendications précédentes caractérisée en ce que les ports (7) comportent le fond (4) constitué du platelage raidi par des raidisseurs ( ou fond constitué des dalles alvéolaires en béton armé) et par des poutres en caissons - flotteurs (5) , reliant la digue au flotteur central (1) . 10. Barge selon les revendications précédentes caractérisée en ce que la superstructure de la partie centrale de la barge (10) ( située au dessus du flotteur central), est en forme cylindrique à deux nappes des poteaux, comporte un vide central ( patio) et est constituée de: - piles à section sensiblement trapézoïdale ( ou 20 rectangulaire) (11) situées en prolongement des immeubles - bras assurant la stabilité transversale et enfermant les circulations verticales - poteaux verticaux, planchers métalliques composés de la tôle, de raidisseurs, de traverses et de poutres de façades - contreventements horizontaux en caisson reliant les têtes des piles et assurant la rigidité d'ensemble (13) - mât central (14) supportant les planchers des contreventements, les escaliers de service, les ascenseurs panoramiques, le belvédère (15) et le phare à laser situé au sommet (16) . Ce mât pouvant servir en phase de montage de support de grue. 11. Barge selon les revendications précédentes caractérisée en ce que la digue comporte un dispositif de protection des plages et des parties habitables immergées contre les chocs accidentels des bateaux.