Brevet FR2908118A1 — publié le 20080509

-1- La présente invention concerne les CAILLEBOTIS (ou DALLES PLEINES) PREFABRIQUES en béton armé (éventuellement en béton précontraint) pour élevage bovin en stabulation, le même principe est applicable en élevage porcin. L'argumentaire ci-dessous est établi sur la base d'ouvrages à finalité d'élevage ; 5 cependant le même procédé est utilisable pour tout réservoir rectanqulaire avec couverture béton préfabriquée dès lors que la dite couverture doit être démontable. Ces caillebotis seront désignés dans ce qui suit sous le nom de caillebotis stabilisateurs (ou stabilisants) . La figure 1 (planche 1/7) définit la géométrie d'un ouvrage courant (tel qu'il serait réalisé avec les 10 produits existants à ce jour sur le marché). On notera : Ces ouvrages sont habituellement longs (parfois plus de 50 m).La profondeur de la fosse varie ordinairement de 2.00m à 3.00 m. - Ils doivent être étanches (les effluents animaux constituant un facteur important de 15 pollution des nappes phréatiques). La réalisation des infrastructures (radier et voiles) est assurée par des entreprises artisanales disposant des moyens (matériels et humains) habituels à ce type d'entreprise. - Les caillebotis doivent être démontables (entretien de la fosse). Les ouvrages sont dimensionnés conformément aux règlements de calcul actuellement en 20 vigueur (soient les fascicules 74 CCTG ù Construction des réservoirs en béton et 62 titre I section I ù BAEL 91 révisé 99). Au sens de ces règlements de calcul, les ouvrages sont placés en classe A (Etanchéité assurée par la structure ùbéton armé- seule, fissuration très préjudiciable pour la face coté fosse et préjudiciable pour la face coté terre). 25 Pour l'essentiel, l'application de ces règlements conduit à : - Considérer 2 cas de chargement (fosse pleine / fosse vide) En situation de fosse pleine, la poussée des terres intervenant comme action favorable ne peut être prise en compte (Article IV-5 du fasc.74) La contrainte de service des armatures placées sur la face coté lisier est fortement 30 réduite (par exemple pour une barre Haute Adhérence de diamètre 12 mm en acier de limite élastique fe=500 Mpa, la contrainte admise ne peut excéder 144 Mpa ; moins de 125 MPa pour un HA14). Article IV 6-2-2-a du fasc.74. Le diamètre minimum de ces aciers est de 8 mm, l'espacement maximum de 20 cm. Pour les armatures situées sur la face contre terre la contrainte de service est celle 35 prévue par le règlement BAEL (soit 250 ou 200 Mpa selon la nature préjudiciable ou très préjudiciable de la fissuration). Article IV 6-2-2-a du fasc74. Dans les cas courants, la fissuration (coté terre) est considérée comme étant préjudiciable. - L'épaisseur minimale des parois est de 15 cm (Article IV-6.2.3-a du fasc.74) 40 - Les parois d'épaisseur supérieure à 15 cm sont obligatoirement armées en 2 nappes. (Article IV-6.2.3-b du fascicule 74). 2908118 -2- - L'enrobage des armatures est de 5cm coté fosse, 3cm coté terre. (IV-6.2.3.d). Pour justifier de l'intérêt de la présente invention, je procéderai en 2 parties : Analyse des solutions actuellement mises en oeuvre Analyse de la solution proposée (caillebotis stabilisateur). NB : L'étude sera menée sur la base de l'ouvrage défini figure 1. (planche 1/7) ANALYSE DE LA SOLUTION ACTUELLE La géométrie de l'ouvrage est définie en coupe transversale - figure 1 (planche 1/7). Le détail des calculs de dimensionnement peut être fourni sur simple demande. La figure 8 (planche 7/7) définit le modèle mécanique de calcul retenu en situation fosse pleine. On notera - L'extrémité B du voile étant libre, la seule solution de stabilité est d'encastrer - en A - le voile dans le radier. Le moment d'encastrement en pied est de 14,7 mkN. Ce moment conduit pour un voile d'épaisseur 20 cm à une section d'acier tendu de 8,79 cm2/m (un voile plus mince conduirait à des sections d'acier trop importantes et ne permettrait que difficilement l'appui des caillebotis). La face tendue (repérée T sur le schéma û figure 8, planche 7/7) se trouve coté lisier. La figure 9 (planche 7/7) définit le modèle mécanique de calcul retenu en situation fosse vide. 20 On notera : L'extrémité B du voile est en butée sur les caillebotis Le moment d'encastrement en pied est de 5,9 mkN. En partie courante du mur le moment fléchissant est de l'ordre de 3 mkN. La face tendue (repère T- figure 9, planche 7/7) est du coté lisier. 25 Remarque : La figure 9 (planche 7/7) prend en compte la fosse vide avec caillebotis en place. En situation fosse vide, caillebotis enlevés, le moment d'encastrement en pied est de 18,4 mkN (soit une section d'acier tendu de 5,65 cm2/m) la face tendue étant cette fois contre terre. EN CONCLUSION : La solution actuellement adoptée dans ce type d'ouvrage présente les défauts suivants : 30 - La face tendue est quasiment toujours du coté du lisier, cette situation est très défavorable en regard des qualités d'étanchéité recherchées. La nécessité d'un voile de 20 cm d'épaisseur conduit à 2 nappes d'armatures. Pour les armatures tendues (coté lisier) le règlement de calcul impose un diamètre minimum de 8 mm, cet impératif exclut quasiment l'usage de panneaux standards 35 de treillis soudés. La consommation d'acier par m3 de béton est de l'ordre de 95 kglm3. Sur la base des prix actuellement pratiqués, le prix de revient matériaux (béton+acier, livrés chantier) est d'environ 370 euros /m d'ouvrage (radier + 3 murs, hors caillebotis). 40 - II est difficile d'envisager des fosses de plus de 3.00m de profondeur (consommation d'acier importante). 2908118 3 ANALYSE DE LA SOLUTION PROPOSEE PAR LA PRESENTE DEMANDE DE BREVET. La géométrie de l'ouvrage est définie en coupe transversale (figure 2, planche 2/7). On notera que cette solution permet le même volume de stockage de lisier que précédemment, la 5 mise en oeuvre des ouvrages d'infrastructure (repères 1,2 et 6) ne présente pas plus de difficulté que précédemment, les caillebotis (repère 3) sont démontables. Le détail des calculs de dimensionnement peut être fourni sur simple demande. La figure 10 (planche 7/7) définit le modèle mécanique de calcul retenu en situation fosse pleine. On notera : 10 - La butée en B - sur les becquets (repère 4) des caillebotis - permet d'envisager une liaison de type articulation (en A) entre le voile et le radier. Le moment maximum dans le voile est de 6,5 mkN ce qui, pour un voile de 15cm d'épaisseur, conduit à une section d'acier tendu de 2,5 cm2/m - La face tendue (repère T, figure 10, planche 7/7) se trouve coté terre. 15 La figure 11 (planche 7/7) définit le modèle mécanique de calcul retenu en situation fosse vide. On notera : On se trouve placé dans la même situation que ci-dessus (fosse vide caillebotis enlevés). Le moment est le même (18,4 mkN) pour une section d'acier tendu de 5,65 cm2/m. On remarquera cependant que la face tendue est située coté terre, les feuilles de glissement en tête de voile libérant l'appui (en B) sur caillebotis. Ces produits (appui linéaire de glissement) sont d'usage courant et largement commercialisés Remarque : Les caillebotis sont démontables sans restriction en situation de fosse vide. En situation de fosse pleine, on veillera à ne démonter au maximum qu'un caillebotis sur deux. EN CONCLUSION : La solution de caillebotis stabilisants présente les améliorations suivantes par rapport à la solution actuellement pratiquée : - La face tendue est toujours coté terre, ainsi, le béton, dont on exige un comportement étanche, est comprimé. En outre, la contrainte de compression est relativement faible (ce qui permet de prévoir une bonne tenue de l'ouvrage dans le temps). -Tous les voiles sont d'épaisseur 15 cm, ils peuvent donc être armés en une seule nappe (outre le gain de matériaux et de main d'oeuvre, la mise en place du béton dans le coffrage en est facilité). Le diamètre minimum de 8mm pour les armatures n'est plus requis ; il peut être fait usage de panneaux standards de treillis soudés. La consommation d'acier par m3 de béton est de l'ordre de 45 kg/m3 (soit moins de la moitié de la consommation établie précédemment). Sur la base des prix actuellement pratiqués, le prix de revient matériaux (béton+acier, livrés chantier) est d'environ 235 euros /m d'ouvrage (radier + 3 murs, hors caillebotis) 2908118 -4- Soit une économie de 135 euroslm d'ouvrage, plus de 35% d'économie. (Il est à noter que ces ouvrages sont souvent longs, 50m et plus) Les caillebotis actuellement commercialisés conduisent û dans des consommations raisonnables de matériaux - à limiter à environ 3.00 m la 5 profondeur de ces fosses. Ceci contraint, afin de permettre un volume de stockage suffisant, à étendre la surface au sol des ouvrages. Dans la solution de caillebotis stabilisants, on peut envisager des profondeurs de 4.00 m et sans doute plus ; ce qui permet de diminuer la surface au sol des fosses. Les caillebotis étant préfabriqués en série, l'incidence de coût pour sujétion de 10 forme est faible. MISE EN PLACE DES CAILLEBOTIS STABILISANTS La figure 3 (planche 3/7) indique une possibilité de pose des caillebotis permettant de n'utiliser qu'un seul type de moule. 15 La figure 4 (planche 4/7) définit en plan la forme d'un caillebotis. Les fentes sont à adapter à la fonction du caillebotis (bovin ou porcin). Ces fentes n'existent évidemment pas pour une dalle pleine préfabriquée. Les figures 5 et 6 (planche 5/7 - Détails A et B) permettent de tenir compte des tolérances d'exécution. En tête du mur central (repère 6) deux plans inclinés (repère 12) permettent aux 20 caillebotis de prendre appui sur ce mur même si la largeur entre les murs 2 et 6 n'est pas rigoureusement exacte (une tolérance de l'ordre de 1 cm sur cette cote peut paraître acceptable). Un jeu (repère 11) entre l'arase du mur et la sous face du caillebotis permet à ce dernier de se positionner, ce jeu peut être obtenu en baissant l'arase du mur ou en réalisant un creux dans la sous face du caillebotis. 25 Le biais repère 12 s'obtient : Au coulage (profilé en tête de banche) Par pièce préfabriquée rapportée (placée en tête de banche ou scellée après coulage du voile). Le procédé ne fonctionne efficacement que dans l'hypothèse d'une butée du mur (repère 2) sur le 30 becquet (repère 4). Afin de s'assurer de cette butée, l'introduction dans les rainures (repère 9) d'une barre métallique (repère 10) permet, par effet de levier, le glissement du caillebotis et la mise en butée du becquet sur le mur. Voir figures 4 et 5. ( Planches 4/7 et 5/7). SUJETIONS PARTICULIERES 35 Selon la conception de l'étable et les contraintes liées à l'élevage, on rencontre parfois des fosses dont l'un des couloirs est couvert par une dalle pleine, celle-ci pouvant être dénivelée par rapport au caillebotis (cote repère 14, figure 7 ûplanche 6/7). L'utilisation de dalle pleine préfabriquée (repère 13, figure 7 û planche 6/7) peut alors être envisagée sur le principe exposé ci-dessus et avec le même intérêt. 2908118 -5- Ces dalles comportent parfois un muret d'environ 40 cm de hauteur. Des attentes (repère 8, figure 7 ùplanche 6/7) peuvent être mises en place dans la dalle préfabriquée. Dans ce cas, les dalles ne seront plus démontables. C'est aussi le cas actuellement où l'on utilise des prédalles pour ces zones sans caillebotis. 5 Dans certains cas, le mur de la fosse sert également de mur de fondation aux poteaux de charpente. Les caillebotis pourront comporter des réservations permettant au mur de remplir cette fonction. Remarques : La géométrie des caillebotis n'est donnée qu'à titre indicatif, plusieurs solutions pouvant à ce 10 niveau être envisagées. L'innovation, objet de la présente demande de brevet porte essentiellement sur : La mise en butée des murs contre terre sur un becquet incorporé au caillebotis (ou dalle) préfabriqué. La réalisation de biais sur le mur central permettant à l'ouvrage de fonctionner dans les 15 tolérances d'exécution habituelles La mise en place de couche de glissement entre le caillebotis et le mur contre terre. - La réalisation d'une fente pour permettre à un levier de mettre le becquet en butée sur le mur. Dans les deux cas analysés ci-dessus (caillebotis actuels ou caillebotis stabilisants) un traitement 20 de la reprise de bétonnage est nécessaire à la jonction voile radier (joint hydro gonflant, lame PVC, gorge de mortier étanche ...) 25 30 35 40 REVENDICATIONS 1) Réservoir en béton armé muni d'une couverture (3) (en béton armé ou précontraint) caractérisé par la réalisation sous la couverture d'un becquet (4), permettant l'appui en 10 tête des murs (2) par mise en butée - des murs (2) - sur la couverture (3). 2) Réservoir en béton armé muni d'une couverture selon revendication 1 caractérisé par la création d'un biais_(12) sur le becquet (4) et les murs (2ou_6) permettant de palier aux imperfections d'exécution. 3) Réservoir en béton armé muni d'un couverture selon revendication 1 caractérisé par la 15 création de fentes (9) dans la couverture, facilitant la mise en butée des murs (2) sur le becquet (4) 4) Réservoir en béton armé muni d'une couverture selon revendication 1 caractérisé par la mise en place d'attentes (8) permettant d'envisager le coulage d'éléments en béton armé au dessus de la dalle préfabriquée. 20 25 30 35 6 40