Brevet FR2952946A1 — publié le 20110527

DEMANDE DE BREVET B09/3368FR / GBO Société à responsabilité limitée dite : REPORTEX Bloc de protection d'ouvrages maritimes et/ou fluviaux, et structure de protection des ouvrages maritimes et/ou fluviaux comprenant une pluralité de tels blocs Invention de : ROPERT François Bloc de protection d'ouvrages maritimes et/ou fluviaux, et structure de protection des ouvrages maritimes et/ou fluviaux comprenant une pluralité de tels blocs La présente invention concerne un bloc de protection d'ouvrages maritimes et/ou fluviaux, et une structure de protection d'ouvrages maritimes et/ou fluviaux contre les vagues et les courants comprenant une pluralité de tels blocs. En particulier, la présente invention concerne un bloc artificiel de carapace pour une structure de protection. Parmi l'ensemble des différentes parties composant une structure de protection d'ouvrages maritimes et/ou fluviaux, la carapace représente l'élément clé pour la stabilité de la structure, et constitue l'élément de protection principale de la structure vis-à-vis de l'agression des houles. La carapace se compose soit d'enrochements naturels, soit de blocs artificiels, en général en béton. Le développement des blocs artificiels performants a fait l'objet de multiples travaux. Il s'agissait principalement de proposer des formes optimisées conduisant à une grande robustesse, ainsi qu'à une grande stabilité hydraulique autorisant par là de faibles consommations de béton, et donc des économies substantielles. Cependant, il est généralement reconnu que la robustesse joue au détriment de la stabilité, et inversement. La stabilité dépend de la faculté des blocs, non seulement à s'accrocher aux talus sous-jacents des ouvrages à protéger, mais aussi et surtout à s'assembler entre eux grâce à leur forme particulière en constituant une carapace de protection qui laisse des espaces vides suffisants pour absorber l'énergie hydraulique à laquelle l'ouvrage est soumis. La robustesse représente l'aptitude de la forme des blocs à une bonne tenue mécanique aux chocs, aux contraintes et à l'érosion. De cette forme dépendent aussi les propriétés d'imbrication des blocs entre eux et l'indice de vide de la carapace. Cet indice doit être suffisamment élevé d'une part pour disperser l'énergie des vagues et d'autre part pour réduire l'action des sous-pressions. En particulier, avec le temps et les efforts dus à la houle ou au courant, la carapace peut se tasser, tandis que les blocs peuvent être amenés à osciller entre deux positions, ce qui accélère la dégradation de la carapace. Parmi l'ensemble des blocs qui peuvent être disposés en une seule couche d'éléments de carapace, il est connu d'utiliser des blocs présentant un noyau de forme carrée, avec des protubérances en pointe à chaque angle, et une protubérance sur chaque face du carrée. Cependant, pour garantir la stabilité de la structure, la pose de tels blocs doit respecter, le plus souvent, des règles contraignantes d'arrangement, ce qui rend la réalisation de la carapace longue et délicate. I1 résulte notamment, de cette difficulté, une relative variabilité de la performance de ces blocs. Un but de l'invention est d'améliorer la stabilité des blocs constituant la carapace d'une structure de protection, notamment en limitant les phénomènes d'oscillation des blocs, tout en permettant une disposition aisée des blocs. A cet effet, selon un premier aspect, il est proposé un bloc de protection d'ouvrages maritimes et/ou fluviaux, comprenant : - un noyau central présentant deux faces planes principales, et - au moins une protubérance en saillie sur l'une des faces planes principales du noyau. En particulier, le bloc présente une forme générale de tripode plan défini par trois pattes parallélépipédiques disposées à 120° dans le prolongement du noyau et présentant chacune deux faces planes coplanaires avec les faces planes principales du noyau. Ainsi, le bloc présente une forme générale d'étoile à trois branches, avec une protubérance disposée au centre. Les surfaces planes principales permettent d'améliorer le positionnement et la stabilité entre des blocs voisins, grâce aux forces de frottement qui s'exercent le long de ces surfaces. De plus, les surfaces planes principales, qui constituent des surfaces de contact, permettent également de limiter les phénomènes d'oscillation des blocs. Enfin, la protubérance et les trois pattes disposées à 120° permettent d'offrir aux blocs voisins, des appuis et des échancrures facilitant le positionnement des blocs lors de la réalisation de la carapace. Cette forme particulière permet également des recouvrements partiels continus de blocs qui représentent un mode d'imbrication particulièrement performant en termes de stabilité. Suivant le schéma de pose retenu, il est ainsi possible de réaliser une carapace d'une structure de protection avec une couche et demi de blocs de protection. Préférentiellement, le noyau central comporte deux bases hexagonales reliées par des faces latérales, et les pattes sont disposées dans le prolongement de trois faces latérales du noyau. Les deux faces planes principales de la partie centrale peuvent être parallèles. Elles peuvent être également identiques. Préférentiellement, le noyau est un prisme droit à base hexagonale et les pattes sont des parallélépipèdes rectangles. Les angles des bases hexagonales peuvent également être égaux. Avantageusement, les pattes sont des cubes. Les trois faces latérales du noyau sur lesquelles sont disposées les pattes peuvent avoir la même surface, et les trois faces latérales libres du noyau peuvent avoir la même surface. Les bases hexagonales du noyau peuvent être régulières, c'est-à-dire que les côtés des bases hexagonales peuvent être égaux. Alternativement, la surface des faces latérales libres du noyau peut être supérieure ou égale à la moitié de la surface des faces latérales communes avec les pattes. Plus précisément, la surface des faces latérales libres peut être égale aux deux tiers de la surface des faces latérales communes avec les pattes. On obtient ainsi des pattes dont le dimensionnement et l'écartement permettent d'améliorer le positionnement de deux blocs voisins. Préférentiellement, la protubérance en saillie a la forme d'un tronc de pyramide. En particulier, elle peut avoir la forme d'un tronc de pyramide à base hexagonale. Les côtés de la base hexagonale du tronc de pyramide peuvent être parallèles aux côtés de la base hexagonale du noyau sur laquelle est disposée la protubérance en saillie. Par ailleurs, lorsque les surfaces planes principales sont parallèles, la dimension en saillie de la protubérance peut être inférieure ou égale à l'épaisseur du noyau central, c'est-à-dire à la distance entre les deux surfaces planes principales. Selon un deuxième mode de réalisation, le bloc comprend une protubérance en saillie sur chaque face plane principale du noyau. I1 est alors possible d'améliorer le contact entre deux blocs superposés, ou bien entre un bloc et la couche sous-jacente du talus en fonction de sa granulométrie. Selon un deuxième aspect, il est également proposé une structure de protection des ouvrages maritimes et/ou fluviaux, comprenant une pluralité de blocs selon le premier aspect. La structure peut comprendre un noyau central, au moins une couche de filtre et au moins une couche de carapace comprenant une pluralité de blocs selon le premier aspect. L'invention sera mieux comprise à l'étude de deux modes de réalisations particuliers, pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une vue de face d'un bloc selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en trois dimensions d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, et - la figure 3 est une vue en perspective d'un coffrage du bloc selon la figure 2. Sur la figure 1, on a représenté un bloc 1 selon un premier mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, le bloc 1, par exemple en béton, comprend un corps 2 et une protubérance en saillie 3 disposée sur une surface du corps 2. Le corps 2 comporte un noyau 4 présentant deux faces planes principales, et trois pattes 5, 6, 7 disposées à 120° dans le prolongement du noyau. Le corps 2 présente notamment deux surfaces planes, qui comprennent chacune une surface plane principale du noyau et une face plane de chaque patte. Autrement dit, les pattes comprennent deux faces planes qui sont coplanaires avec les surfaces planes principales du noyau 4. On obtient ainsi un bloc 1 présentant deux surfaces planes importantes, aptes à améliorer les forces de frottements, et donc la stabilité, entre des blocs voisins. Plus précisément, le noyau 4 présente deux bases hexagonales, formant les deux surfaces planes principales, qui sont reliées par des faces latérales 8, 9, 10, 11, 12 et 13. Les faces latérales 8, 9 et 10 sont libres, et les faces latérales 1l, 12, 13, représentées en pointillés sur la figure 1, sont communes avec les pattes 5, 6 et 7 respectivement. Dans le cas présent, on considère que les bases hexagonales, c'est-à-dire les surfaces planes principales du noyau 4, sont identiques et parallèles. On considère par ailleurs, que les faces latérales 8, 9, 10, 1l, 12 et 13 sont perpendiculaires auxdites surfaces planes principales. Ainsi, le noyau 4 du bloc 1 est un prisme droit à base hexagonale. Les bases hexagonales du noyau 4 peuvent être régulières, c'est-à-dire présenter six côtés égaux, et six angles égaux. Elles peuvent également présenter six angles égaux, et des côtés égaux deux à deux. Plus particulièrement, les côtés successifs des bases hexagonales peuvent présenter des longueurs successivement égales à deux valeurs différentes. Autrement dit, les faces latérales du noyau 4 peuvent présenter des surfaces égales deux à deux. Ainsi, les surfaces libres non-successives 8, 9 et 10 peuvent présenter la même superficie, et les surfaces 11, 12 et 13 communes avec les pattes 4, 5 et 6 peuvent présenter la même superficie, différente de celles des surfaces libres. Avantageusement, la superficie des surfaces libres 8, 9, 10 est comprise entre la moitié et les trois quarts de la superficie des surfaces 11, 12, 13 communes avec les pattes, et de préférence est sensiblement égale aux deux tiers de la superficie des surfaces 11, 12, 13 communes avec les pattes. De plus, les faces communes 11, 12 et 13 peuvent être des carrées, c'est-à-dire que les côtés des bases hexagonales appartenant aux faces communes 11, 12, 13 peuvent avoir une longueur égale à la distance entre les deux bases hexagonales du noyau 4. Dans les deux cas, les angles des deux bases hexagonales peuvent rester égaux à 120°. Les pattes 5, 6, 7 sont disposées à 120°, dans le prolongement du noyau 4. Les pattes comprennent chacune deux faces planes coplanaires avec les surfaces planes principales du noyau 4, et une face commune avec une face latérale du noyau 4. Les pattes 5, 6 et 7 peuvent être notamment des parallélépipèdes, et en particulier des parallélépipèdes rectangles lorsque le noyau 4 est un prisme droit. La longueur des pattes peut être choisie en fonction de l'écartement des pattes sur le noyau 4, afin de faciliter le positionnement de deux blocs voisins. Alternativement, les pattes peuvent présenter des faces coplanaires avec les surfaces planes principales du noyau 4, qui sont carrées. Dans ce cas, les pattes présentent une longueur égale à la longueur du côté de l'hexagone sur lequel elles sont disposées. Les pattes peuvent même être cubiques lorsque la distance entre les deux bases hexagonales du noyau 4 est choisie égale à la longueur des côtés des bases hexagonales sur lesquelles sont disposées les pattes. La protubérance en saillie 3 est disposée sur une surface plane du corps 2, et en particulier sur une surface plane principale du noyau 4. La protubérance en saillie est de préférence en tronc de pyramide, et en particulier en tronc de pyramide à base hexagonale. La forme de tronc de pyramide permet de faciliter le positionnement des blocs voisins lors de la réalisation de la structure de protection, notamment en conduisant les surfaces planes des blocs superposés en contact l'une contre l'autre. Par ailleurs, un tronc de pyramide à base hexagonale permet de faciliter l'orientation des blocs voisins, une face latérale libre pouvant venir en contact avec une face latérale de la protubérance en saillie. Avantageusement, les côtés de la base hexagonale du tronc de pyramide peuvent être parallèles aux côtés de la base hexagonale du noyau 4 sur laquelle est disposée la protubérance en saillie. Par ailleurs, la dimension en saillie de la protubérance peut être inférieure ou égale à l'épaisseur du noyau central. Selon une variante, le bloc de protection 1 peut également comprendre, sur ses surfaces planes principales, des aspérités de surface aptes à augmenter l'imbrication et les forces de frottements entre deux blocs voisins en contact. Selon une autre variante, les arêtes cornières des pattes 5, 6, 7 et/ou de la protubérance en saillie 3 et/ou du noyau 4 peuvent être chanfreinées. On supprime ainsi les angles vifs, et on diminue les zones fragiles du bloc. Par ailleurs, les intersections entre les pattes et les faces libres 8, 9, 10 du noyau 4, et/ou les intersections entre la protubérance en saillie 3 et la surface plane principale du noyau 4, peuvent comprendre des arrondis recouvrant légèrement les faces attenantes. Limitant ainsi les concentrations de contraintes locales, on améliore la résistance structurelle du bloc. On peut aussi réaliser, sur au moins deux arêtes successives situées sur deux pattes différentes, des chanfreins parallèles à la face latérale libre du noyau séparant lesdites deux arêtes, afin notamment de faciliter la fabrication du bloc, comme cela est expliqué plus bas. La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 2, les références identiques à celles du premier mode de réalisation désignent les mêmes éléments. Sur la figure 2, le bloc de protection 1 comprend une deuxième protubérance en saillie 30, disposée sur l'autre surface principale du noyau 4. Cette deuxième protubérance 30 est ajoutée pour améliorer l'imbrication, et le contact, des blocs entre eux. De plus, lorsqu'il s'agit des blocs de protection posés directement sur la couche sous-jacente du talus, par exemple la couche filtre sur laquelle est formée la carapace, la dimension en saillie de la protubérance peut être adaptée à la granulométrie de ladite couche. Par ailleurs, le bloc de protection comprend aussi, sur les deux arêtes successives situées sur les deux pattes 6, 7, deux chanfreins 14, 15 parallèles à la face latérale libre 10 du noyau séparant lesdites deux arêtes, afin notamment de faciliter la fabrication du bloc. En effet, un tel bloc peut être fabriqué par coulée de béton dans un coffrage tel que celui représenté à la figure 3. Le coffrage est constitué par l'assemblage de demi-coquilles 31, 32 symétriques par rapport au plan longitudinal médian du tripode, c'est-à-dire celui du noyau. Le coffrage comporte une ouverture supérieure 33 et deux ouvertures 34, 35 correspondant aux chanfreins 14, 15 de deux arêtes successives disposées sur deux pattes différentes. Les ouvertures 33, 34 sont parallèles à la face latérale libre du noyau séparent lesdites deux arêtes. On procède de la manière suivante : le coffrage, avec ses parties constitutives 31, 32 est assemblé de manière à reposer les ouvertures 34, 35 (ou alternativement l'ouverture 33) sur une aire de préfabrication directement ou avec interposition d'une feuille de papier ou de polymère. On coule le béton par l'ouverture 33 (ou alternativement par l'ouverture 34 et/ou 35) jusqu'à ladite ouverture, à travers laquelle on peut introduire en dernier lieu une aiguille de pervibration. Après le temps nécessaire à la prise et au durcissement du béton, il est alors possible de démonter les éléments constitutifs du coffrage et de les récupérer en vue de la fabrication d'un autre bloc, ceci sans avoir à déplacer le bloc qui vient d'être coulé et qui peut demeurer en position de stockage sur l'aire de préfabrication. I1 peut également être intéressant de disposer des étais entre le sol et les parties en surplomb du coffrage, et de conserver ces étais pendant la première phase de durcissement du béton pour soutenir notamment les protubérances en saillie du bloc ainsi coulé. Les blocs selon le premier ou le deuxième mode de réalisation peuvent être disposés suivant un plan de pose avec une orientation des éléments aléatoire ou définie, en une ou plusieurs couches, de préférence en une couche et demi. Les blocs d'une même couche s'imbriquent les uns dans les autres pour former alors une carapace solide à structure régulière ou non, qui réserve des espaces vides convenables afin d'éviter l'action des sous-pressions. La surface extérieure d'un bloc est suffisamment plane pour permettre, par frottement, un contact de qualité avec un bloc superposé dessus. La structure de protection comprenant une telle carapace peut également comprendre, de manière classique, une couche de filtre, sous-jacente à la carapace, ainsi qu'un noyau supportant la couche de filtre et la carapace et donnant à l'ensemble sa forme générale.5 REVENDICATIONS1. Bloc (1) de protection d'ouvrages maritimes et/ou fluviaux, comprenant : - un noyau central (4) présentant deux faces planes principales, et - au moins une protubérance en saillie (3) sur l'une des faces planes principales du noyau (4), caractérisé par le fait que le bloc (1) présente une forme générale de tripode plan défini par trois pattes parallélépipédiques (5, 6, 7) disposées à 120° dans le prolongement du noyau (4) et présentant chacune deux faces planes coplanaires avec les faces planes principales du noyau. 2. Bloc selon la revendication 1 dans lequel le noyau central (4) comporte deux bases hexagonales reliées par des faces latérales, et dans lequel les pattes sont disposées dans le prolongement de trois faces latérales du noyau. 3. Bloc selon la revendication 1 ou 2 dans lequel les deux faces planes principales de la partie centrale sont parallèles. 4. Bloc selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel les deux faces planes principales de la partie centrale sont identiques. 5. Bloc selon les revendications 3 et 4 dans lequel le noyau (4) est un prisme droit à base hexagonale et les pattes (5, 6, 7) sont des parallélépipèdes rectangles. 6. Bloc selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel les trois faces latérales (11, 12, 13) du noyau sur lesquelles sont disposées les pattes ont la même surface, et les trois faces latérales libres (8, 9, 10) du noyau ont la même surface. 7. Bloc selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel la protubérance en saillie (3) a la forme d'un tronc de pyramide. 8. Bloc selon la revendication 7 dans lequel la protubérance en saillie (3) a la forme d'un tronc de pyramide à base hexagonale. 9. Bloc selon l'une des revendications précédentes comprenant une protubérance en saillie (3, 30) sur chaque face plane principale du noyau. 10. Structure de protection des ouvrages maritimes et/ou fluviaux comprenant une pluralité de blocs selon l'une des revendications 1 à 9.