Brevet FR2945801A1 — publié le 20101126

i DISPOSITIF D'ACCROCHAGE ET DE DECROCHAGE AUTOMATIQUE DE STRUCTURES LOURDES DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif d'accrochage et de décrochage automatique de structures lourdes pour la construction, telles que des voussoirs de ponts. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION La préfabrication de voussoirs joue un rôle majeur dans la construction d'ouvrages d'art de grande taille. Le transport et le stockage de ces pièces ù dont la hauteur peut dépasser 8 mètres et dont la masse peut être supérieure à 100 tonnes ù posent de réelles contraintes tant sur le plan de la conception que sur celui de la sécurité. En effet, les voussoirs préfabriqués sont tout d'abord stockés, par exemple à proximité de leur lieu de fabrication, puis acheminés vers le chantier sur lequel ils seront assemblés, et enfin mis en place avec les inclinaisons (dévers et pente) appropriées. Ceci nécessite donc de nombreuses opérations de manutention et de transport. En ce qui concerne le stockage, en raison de la taille importante des voussoirs, il est généralement préférable de les empiler afin de minimiser l'encombrement au sol. Pour les manipuler, il est connu de prévoir, lors de la coulée du béton, des inserts métalliques, tels que des ancres à pied, sur leur partie supérieure. Ces inserts constituent des moyens pour la préhension par le palonnier d'un appareil de levage tel qu'une grue télescopique, un portique ou un pont roulant (également appelé lanceur). Toutefois, dans ce cas, une intervention humaine est nécessaire pour accrocher l'insert au palonnier. Outre son aspect fastidieux, cette intervention à une hauteur élevée n'est pas sans risque pour l'opérateur. En effet, il est difficile de mettre en place des protections collectives pour cette phase très courte d'intervention. Par ailleurs, après la mise en place du voussoir à son emplacement définitif, il est nécessaire d'ôter les inserts métalliques, ou de les noyer dans le béton, car leur corrosion est susceptible de fragiliser le voussoir. Ceci nécessite donc une opération supplémentaire pénalisante en termes de durée d'intervention et de coût, les inserts étant perdus. Pour y remédier, il est connu d'employer une tige filetée traversant le voussoir de haut en bas, et retenue par un écrou. Toutefois, cette solution s'avère peu satisfaisante car elle nécessite également une intervention humaine et prend du temps. Un premier but de l'invention est donc de concevoir un dispositif pour lever des structures lourdes, ne nécessitant pas la présence d'un opérateur à proximité des apparaux de levage. Ce dispositif doit toutefois être compatible avec des moyens de manipulation classiques pour permettre le levage du voussoir par un sous-traitant ou un autre intervenant du chantier qui ne disposerait pas de ce dispositif. Un autre but de l'invention est de s'affranchir de l'opération de retrait ou de traitement des inserts métalliques. Le dispositif doit donc être amovible et réutilisable. Enfin, le dispositif doit permettre la mise en place du voussoir selon des inclinaisons données, en fonction de sa position sur l'ouvrage. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Conformément à l'invention, il est proposé un élément pour la manutention d'une structure lourde pour la construction, caractérisé en ce qu'il comprend : une tige, un élément mobile articulé sur la tige, apte à être escamoté le long de la tige pour l'insertion et le retrait de ladite structure et à être déployé selon une inclinaison déterminée par rapport à la tige pour le levage de ladite structure, des moyens pour escamoter ou déployer l'élément mobile. Par � structure lourde �, on entend dans le présent texte une structure d'une masse supérieure à 10 tonnes, de préférence de l'ordre de quelques dizaines, voire centaines de tonnes. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, l'élément mobile comporte une portion hémisphérique et la tige comporte un siège présentant un logement hémisphérique, de telle sorte que, lorsque l'élément mobile est en position déployée, sa portion hémisphérique est en appui dans ledit logement hémisphérique du siège. De manière particulièrement avantageuse, les moyens pour escamoter ou déployer l'élément mobile comprennent une gorge pour le guidage d'un axe de l'élément mobile le long des parois de la tige, entre une position supérieure dans laquelle l'élément mobile est escamoté dans la tige et une position inférieure où la portion hémisphérique de l'élément mobile est en appui dans le logement hémisphérique du siège. Un autre objet de l'invention concerne un dispositif de manutention d'une structure lourde pour la construction, ladite structure étant percée de part en part par des réservations verticales, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : un appareil de levage, tel qu'un palonnier, au moins un élément de manutention tel que décrit plus haut, solidaire dudit appareil de levage. De manière avantageuse, ledit dispositif comprend en outre des moyens pour positionner l'appareil de levage de telle sorte que chaque élément de manutention soit au-dessus de la réservation correspondante de la structure. Ainsi, par exemple, lesdits moyens de positionnement comprennent des capteurs optiques et la structure présente des marquages détectables par lesdits capteurs. Enfin, l'invention porte également sur un procédé de manutention d'une structure lourde pour la construction, ladite structure étant percée de part en part par des réservations verticales, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : (a) positionnement du dispositif de manutention tel que décrit plus haut, de manière à placer chaque élément de manutention au-dessus de la réservation correspondante, (b) passage de la tige de chaque élément de manutention dans la réservation correspondante, (c) déploiement de l'élément mobile de chaque élément de manutention sous la face inférieure de la structure. De manière avantageuse, dans l'étape (a) le positionnement est réalisé par un système à capteurs optiques. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif de manutention conforme à l'invention, - les figures 2A et 2B représentent deux vues en perspective de l'élément de manutention conforme à l'invention, respectivement avant l'installation sur la structure lourde, et en position de levage, - les figures 3A et 3B sont respectivement une vue en coupe et une vue de face de l'élément conforme à l'invention ; - les figures 4A et 4B représentent l'état de l'élément respectivement lors de son insertion dans le voussoir et en position de levage. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On décrira, dans cet exemple non limitatif, un dispositif d'accrochage et de décrochage automatique d'un voussoir. En référence à la figure 1, le dispositif 3 comprend un appareil de levage tel qu'un palonnier 30, lequel supporte une pluralité d'éléments 2 û ici au nombre de quatre û pour la manutention du voussoir 1. Le voussoir 1 comprend des réservations verticales traversantes 10 à travers lesquelles passent les éléments 2 qui vont maintenant être décrits en détail. Les réservations 10 présentent par exemple une forme rectangulaire de 150 par 200 mm de côté. En référence aux figures 2A, 2B, l'élément 2 comprend une tige 20, qui, lors de son utilisation, est en position verticale. La tige 20 présente dans sa partie supérieure des moyens de fixation sur le palonnier. Dans l'exemple illustré, la partie supérieure de la tige comprend deux parois verticales parallèles 21a et 21b percées par un alésage horizontal 22 qui permet le passage d'un axe supportant un élément de fixation au palonnier 30, par exemple un anneau. La tige présente en outre, dans la partie supérieure des deux parois verticales, deux épaulements extérieurs 26a et 26b qui constituent une butée contre la partie supérieure du voussoir lorsque l'élément 2 est inséré dans le voussoir. Par ailleurs, l'élément 2 comprend un élément mobile, également appelé dans la suite de la description, marteau 24, articulé sur les deux parois verticales de la tige 20 par un axe 25, de manière à pouvoir occuper une position escamotée le long de la tige (comme illustré à la figure 2B), ou bien une position sensiblement perpendiculaire à la tige (comme illustré à la figure 2A). Le marteau 24 présente une forme sensiblement parallélépipédique. Sur sa face inférieure, c'est-à-dire la face opposée à la face en contact avec le voussoir, il possède une partie centrale hémisphérique 242. Lorsque le marteau est en position déployée, cette partie hémisphérique repose dans un logement hémisphérique 260 agencé dans un siège 26 logé dans la partie inférieure de la tige 20. Cette coopération entre les surfaces hémisphériques 242 et 260 constitue une liaison rotule qui confère au marteau les degrés de liberté nécessaires (typiquement, de l'ordre de �5°) pour pouvoir l'orienter dans la position appropriée pour incliner le voussoir selon le dévers et la pente souhaités. En référence aux figures 3A et 3B, des moyens d'actionnement et de verrouillage, comprenant notamment un vérin,27, permettent de faire passer le marteau 24 d'une position à l'autre, et de l'y maintenir. A cet effet, le marteau présente un axe 25 guidé en coulissement le long de la tige 20, à l'intérieur d'une gorge 23. La gorge 23 n'est pas rectiligne mais suit un parcours adapté pour permettre le positionnement de la partie hémisphérique 242 dans le logement 260 du siège 26. Les dimensions de l'élément 2 sont telles que la hauteur de la tige 20 est supérieure ou égale à la hauteur des réservations 10, l'encombrement extérieur de la tige 20 (et du marteau 24 escamoté le long de celle-ci) est inférieur aux dimensions des réservations 10. En revanche, la longueur du marteau 24 en position déployée est supérieure aux dimensions des réservations 10. Le marteau 24 comporte par ailleurs, sur sa face destinée à venir en contact avec le voussoir, deux méplats 240 et 241 pour l'appui sur le béton. Par ailleurs, le jeu entre la tige 20 et les réservations 10 est adapté pour permettre d'orienter le voussoir selon les angles de dévers et de pente souhaités. Les différents composants de l'élément 2 sont réalisés en acier ou en tout autre matériau adéquat. L'homme du métier est à même de dimensionner les différents composants de l'élément de levage en fonction de la structure à manipuler. A titre d'exemple, pour un voussoir de 160 tonnes, on prévoit quatre éléments de levage dont la tige présente une hauteur de 1200 mm, une largeur de 175 mm et une épaisseur de 120 mm. Le marteau présente une longueur de 340 mm, une largeur de 100 mm et une épaisseur de 100 mm. Le diamètre de la portion périphérique 242 du marteau est de l'ordre de 75 mm. Le procédé de manutention du voussoir 10 comprend les étapes successives suivantes : - Etape 1 : équipement d'un palonnier 30 avec quatre éléments 2 décrits plus haut, pour constituer le dispositif de manutention 3. - Etape 2 : positionnement du palonnier 30 au-dessus du voussoir 1, de manière à amener chaque élément 2 au-dessus de la réservation 10 dans laquelle il doit être introduit. Le positionnement du palonnier peut être effectué grâce à un guidage manuel par un opérateur mais, de préférence, par un système optique opérable à distance (décrit plus bas). Le marteau 24 est alors escamoté le long de la tige 20, comme illustré aux figures 2B et 4A. - Etape 3 : descente du palonnier, insertion de la tige 20 de chaque élément 2 dans la réservation 10 correspondante jusqu'à ce que les épaulements 26a et 26b viennent en butée sur la face supérieure du voussoir. - Etape 4 : lorsque la partie inférieure de chaque élément 2 atteint la surface inférieure 12 du voussoir 1, déploiement et verrouillage du marteau 24 (configuration de la figure 2A). Le dispositif d'actionnement du marteau permet d'incliner celui-ci en fonction du dévers et de la pente selon lesquels le voussoir devra être positionné sur le chantier. - Etape 5 : levage (l'élément 2 présente alors la configuration de la figure 4B), transport du voussoir 1 et mise en place du voussoir 1 à l'emplacement souhaité. - Etape 6 : déverrouillage et escamotage du marteau 24 le long de la tige 20 de chaque élément 2 (comme sur la figure 2B). - Etape 7 : relevage du palonnier. On notera que les réservations traversantes 10 permettent la manipulation du voussoir par un intervenant du chantier, tel qu'un sous-traitant, ne disposant pas des éléments de levage conformes à l'invention. Dans ce cas, l'intervenant pourra employer des moyens classiques, comme par exemple une tige filetée passant à travers la réservation et maintenue à son extrémité inférieure par un boulon. De manière particulièrement avantageuse, le positionnement du dispositif est réalisé à distance au moyen d'un système de guidage optique. Un système approprié est par exemple le système Spica développé par la société Arck Sensor. Un capteur Spica donne, selon ses modes de fonctionnement, la position d'un bord d'un objet volumineux ; cette position est donnée par un angle que fait le bord de cet objet avec l'axe optique central du capteur. Un calculateur centralisateur permet l'utilisation de plusieurs capteurs Spica pour obtenir une position X, Y et selon une rotation donnée de l'objet positionné en-30 dessous des capteurs. Ces capteurs étant conçus pour la détection de containers ou de bobines en acier en-dessous de l'outil de préhension d'un portique de déchargement, ils sont robustes, résistants aux chocs et étanches. Pour le repérage avant le positionnement du palonnier au-dessus du voussoir, trois capteurs 32, représentés à la figure 1, suffisent. Le voussoir présentera à cet effet par exemple des marquages 11 détectables par les capteurs, tels que des bandes de peinture réfléchissante. Le faisceau des capteurs 32 est schématisé par un triangle hachuré. Une interface homme-machine permet à l'opérateur du palonnier de visualiser la position de celui-ci par rapport aux marquages, ce qui lui permet de le déplacer jusqu'à un positionnement correct. Bien sûr, on peut utiliser tout autre moyen approprié, tel qu'une caméra CCD. Le dispositif pourra également intégrer un capteur de distance à ultrason. La communication entre le calculateur centralisateur et l'interface homme- machine est réalisée de préférence au moyen de modems radio. Ainsi, le dispositif conforme à l'invention présente l'avantage d'éviter l'utilisation d'inserts métalliques, tout en restant compatibles avec des moyens de levage standard. Par ailleurs, la cinématique d'accrochage du voussoir est particulièrement simple et s'affranchit d'une intervention humaine. En outre, les éléments de manutention sont réutilisables d'un voussoir à l'autre et il suffit, sur un chantier, d'un nombre limité d'éléments. Ainsi, dans l'exemple décrit, quatre éléments suffisent pour assurer la manutention de l'ensemble des voussoirs du chantier, alors qu'avec le dispositif classique incluant les inserts métalliques, quatre inserts par voussoirs étaient nécessaires. Enfin, il va de soi que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de l'invention. Ainsi, outre des voussoirs, on peut lever au moyen d'un dispositif conforme à l'invention tout autre type de structure lourde pour la construction, telle que des blocs AccropodeTM, qui sont des structures en béton disposées au bord de la mer pour protéger les berges des vagues. REVENDICATIONS1. Elément (2) pour la manutention d'une structure lourde pour la construction, caractérisé en ce qu'il comprend : une tige (20), un élément mobile (24) articulé sur la tige (20), apte à être escamoté le long de la tige (20) pour l'insertion et le retrait de ladite structure et à être déployé selon une inclinaison déterminée par rapport à la tige (20) pour le levage de ladite structure, des moyens pour escamoter ou déployer l'élément mobile (24). 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile (24) comporte une portion hémisphérique (242) et en ce que la tige comporte un siège (26) présentant un logement hémisphérique (260), de telle sorte que, lorsque l'élément mobile (24) est en position déployée, sa portion hémisphérique (242) est en appui dans ledit logement hémisphérique (260) du siège (26). 3. Elément selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour escamoter ou déployer l'élément mobile (24) comprennent une gorge (23) pour le guidage d'un axe (25) de l'élément mobile le long des parois de la tige (20), entre une position supérieure dans laquelle l'élément mobile (24) est escamoté dans la tige (20) et une position inférieure où la portion hémisphérique (242) de l'élément mobile (24) est en appui dans le logement hémisphérique (260) du siège (26). 4. Dispositif (3) de manutention d'une structure (1) lourde pour la construction, ladite structure (1) étant percée de part en part par des réservations verticales (10), caractérisé en ce qu'il comprend : un appareil de levage, tel qu'un palonnier (30), au moins un élément (2) selon l'une des revendications 1 à 3, solidaire dudit appareil de levage.Io 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour positionner l'appareil de levage de telle sorte que chaque élément (2) soit au-dessus de la réservation (10) correspondante de la structure (1). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement comprennent des capteurs optiques (32) et en ce que la structure (1) présente des marquages (11) détectables par lesdits capteurs. 10 7. Procédé de manutention d'une structure (1) lourde pour la construction, ladite structure (1) étant percée de part en part par des réservations verticales (10), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : (a) positionnement du dispositif (3) selon l'une des revendications 4 à 6 de manière à placer chaque élément (2) au-dessus de la réservation (10) 15 correspondante, (b) passage de la tige (20) de chaque élément (2) dans la réservation (10) correspondante, (c) déploiement de l'élément mobile (24) de chaque élément (2) sous la face inférieure (12) de la structure (1). 20 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans l'étape (a) le positionnement est réalisé par un système à capteurs optiques (32).5