Brevet FR2998597A1 — publié le 20140530

STRUCTURE DEFORMABLE DE PROTECTION POUR BATIMENT, ENCEINTE, INFRASTRUCTURE OU SIMILAIRE, CONTRE L'IMPACT D'UN OBJET MOBILE L'objet de l'invention porte sur une structure du type déformable, destinée à protéger un bâtiment, une enceinte, une infrastructure ou similaire, contre l'impact d'un objet mobile, formant projectile. On connait l'importance de protéger certains bâtiments, constructions, enceintes, ou similaires, contre les impacts d'objets formant projectiles, et notamment de forme longilignes. L'invention vise plus particulièrement, sans caractère limitatif, la protection d'installations, matériels, dispositifs importants du point de vue de la sûreté d'une centrale nucléaire, contre l'impact de projectiles formés par des objets divers, par exemple arrachés suite à une tornade. Les structures de protection doivent répondre à des contraintes contradictoires, car elles doivent être à la fois : 20 - résistantes - déformables - faciles à fabriquer - faciles à monter - d'un poids raisonnable. 25 L'invention a donc pour objet une structure qui réponde simultanément à ces conditions. Plus précisément, la structure de protection de l'invention est capable 30 d'arrêter un projectile sous la forme d'un tube de diamètre d'environ 170 mm, d'épaisseur de la paroi du tube de 8 mm, pesant 100 kg, et se déplaçant à une vitesse de 100 km/h. On connait des systèmes à base de filets, qui présentent une élasticité importante.(flèche) Ainsi, aucun système ou structure de protection connu, à la connaissance du demandeur, n'est à même de répondre à ce cahier des charges très exigeant. Selon l'invention, la structure du type déformable, de protection pour bâtiment, enceinte, infrastructure ou similaire, contre l'impact d'un objet mobile, comportant (à la manière d'un grillage ou réseau) un première série d'éléments allongés, disposés sensiblement selon un premier plan, solidaires d'une seconde série d'éléments allongés, est caractérisée en ce chaque élément de la seconde série d'éléments allongés présente une dimension s'étendant dans un second plan transversal audit premier plan de la première série d'éléments, et en ce qu'elle comporte des moyens aptes à limiter le déplacement des éléments de la première série lors de la déformation de la structure au cours de l'impact. Ainsi, la présence des moyens précités permet de participer à l'absorption d'énergie lors de l'impact, limitant le déplacement des éléments de la première série, et par conséquent limitant ou empêchant la traversée du projectile. De préférence, les moyens limiteurs de déplacement sont des moyens de butée. Les moyens de butée sont avantageusement agencés contre ou à proximité des éléments de la première série. Avantageusement, les moyens de butée sont formés d'un second réseau identique au réseau comprenant les première et seconde séries d'éléments. Le second réseau est disposé en regard du premier réseau de sorte que les plans des éléments des premières séries sont parallèles et agencés de manière symétrique et opposée à un plan médian traversé par les éléments transversaux des secondes séries. Chaque réseau est sous forme d'un caillebotis dans lequel : - la première série comporte des éléments longilignes, de préférence filiformes ou tubulaires, parallèles et disposés sensiblement dans ledit premier plan ; - la seconde série comporte des éléments plats allongés, parallèles les uns aux autres, la section droite de chaque élément, dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal de l'élément, présentant une largeur sensiblement plus grande que l'épaisseur, la largeur correspondant à la dimension citée plus haut transversale au plan des éléments de la première série. Par exemple, la section droite transversale de chaque élément de la seconde série est rectangulaire. De préférence, les éléments (filiformes ou tubulaires) de la première série sont fixés le long, ou à proximité, d'un bord longitudinal des éléments (plats allongés) de la seconde série. Selon une forme de réalisation avantageuse, la structure comporte un premier et un second caillebotis disposés en regard l'un de l'autre et tête-bêche, les éléments plats de la seconde série du premier caillebotis étant parallèles aux éléments plats de la seconde série du second caillebotis et intercalés entre ces derniers. Plus précisément, selon cette variante, les deux caillebotis présentent des dimensions identiques, c'est-à-dire qu'ils s'étendent, pris isolément, selon une surface identique. De manière encore plus préférée, l'un des bords distaux de chaque élément (en forme de plat allongé) de la seconde série du premier caillebotis porte ou est très proche de l'élément en regard (filiforme ou tubulaire) de la première série du second caillebotis. De cette manière, les éléments (tubulaires ou filiformes) de la première série du premier caillebotis sont disposés dans un premier plan, parallèle (et espacé) au plan des éléments (tubulaires ou filiformes) de la première série du second caillebotis. Lesdits premier et second plans sont séparés d'une distance de l'ordre de la largeur des éléments (plats) de la seconde série. Ainsi, lors de l'impact et donc de la déformation de la structure, les bords longitudinaux libres des éléments plats d'un caillebotis viennent en butée soit sur les éléments plats de l'autre caillebotis, soit sur la partie de jonction entre d'une part les éléments longilignes et d'autre part les éléments plats, du premier caillebotis. Ceci constitue lesdits moyens limiteurs de déplacement des éléments plats (déversement). A titre d'exemple, les éléments (filiformes ou tubulaires) de la première série présentent une section circulaire de diamètre entre 3 et 12 mm, et de préférence d'environ 6 mm, et les éléments (plats allongés) de la seconde série présentent une section droite transversale entre 20 et 60 mm (largeur) et entre 2 et 10 mm (épaisseur), et de préférence une section droite d'environ 40 mm x 3 mm. De manière avantageuse, les éléments de la première série sont torsadés et électro forgés et les éléments de la seconde série sont constitués de plats longilignes en matériau métallique (pleins ou creux). La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles : La figure 1 montre une vue de dessus d'une structure de protection de l'invention associée à une infrastructure de support installée au-dessus d'une zone à protéger. La figure 2 représente une vue en coupe de la structure de protection de l'invention associée à une infrastructure de support, selon la ligne A-A de la figure 1. La figure 3 représente une vue en coupe de la structure de protection de l'invention associée à une infrastructure de support, selon la ligne B-B de la figure 1. La figure 4 est un schéma d'une vue partielle en perspective d'un seul caillebotis. La figure 5A montre une vue schématique en coupe selon un plan orthogonal à la direction de mouvement du projectile, en l'espèce selon un plan vertical, d'une partie de deux caillebotis identiques, disposés en regard et tête-bêche, formant la structure de protection de l'invention selon une forme de réalisation préférée. La figure 5B montre les caillebotis de la figure 5A, en perspective de dessus. La figure 5C montre en perspective de dessus, le profilé en U de jonction de deux panneaux jointifs. La figure 6 est un schéma similaire à la figure 5, montrant les deux caillebotis déformés après ou en cours d'impact d'un projectile. La figure 7 est une vue en perspective de la structure de la figure 6, comportant deux caillebotis en regard, ayant subi l'impact d'un objet projectile. Les figures 8A et 8B montrent selon deux angles de perspective, la structure de l'invention de la figure 1, comportant deux caillebotis en regard, déformée par l'impact d'un projectile. La structure de l'invention est destinée à protéger une enceinte, un bâtiment, une zone, ou similaire, et selon une application avantageuse, mais pas limitative, une centrale nucléaire de production d'électricité, contre l'impact d'objets se déplaçant à grande vitesse et formant ainsi des projectiles, comme par exemple des objets allongés et lourds, arrachés par le vent lors d'une tornade. La figure 1 montre de dessus une infrastructure 1 de support d'une structure 2 de l'invention destinée à protéger une zone ou bâtiment 3 (représenté en partie). La structure de l'invention n'est montrée que sur une partie de sa surface, pour des raisons de clarté. De même, sur les figures, la zone à protéger 3, l'infrastructure de support 1 et la structure de l'invention 2 sont montrées horizontales, à titre d'exemple, étant entendu que l'ensemble pourrait être disposé verticalement. Ainsi, les notions de « inférieur » et « supérieur » se référent à cette disposition horizontale. L'infrastructure de support 1 comprend dans l'exemple montré et en regard des figures 1 et 2 : - un premier jeu de longerons inférieurs 4, 5, 6, parallèles, fixés sur la paroi (ou le sol) de la zone à protéger 3, - un jeu de traverses 7, 8 parallèles, orthogonales aux longerons 4, 5 et 6, - un second jeu de longerons supérieurs 9, 10, 11, parallèles entre eux et parallèles aux longerons inférieurs 4, 5 et 6. De préférence, les longerons supérieurs sont au droit des longerons inférieurs. Les longerons et les traverses sont des profilés en acier, du type par exemple IPN ou similaire. Sur les longerons supérieurs 9, 10, 11 sont destinées à être fixées, de manière jointive, des structures 2A, 2B , 2C de protection de l'invention (une seule étant ici représentée associée aux longerons 9 et 10), par l'intermédiaire de plats ou équerres 12, 13 associées à des vis ou boulons 14A, 14B. A noter que ces derniers autorisent une liberté de déplacement ou déformation de chaque structure en cas d'impact (figures 6 et 7). La structure de protection 2 est formée de plusieurs panneaux rectangulaires, vus de dessus. Chaque panneau est constitué de deux caillebotis ou treillis métalliques, identiques, disposés tête-bêche en regard l'un de l'autre, et formant ainsi une sorte de panneau parallèle à la zone 3 à protéger, et recouvrant ladite zone. Seule une partie de la structure 2 a été représentée sur les figures 1 à 3, pour des raisons de clarté, à savoir un seul panneau, étant entendu que la surface de ladite structure 2 correspond à la zone à protéger, à l'aide de plusieurs panneaux jointifs, et assemblés bord à bord par des profilés de jonction en U décrits plus loin (figures 5A, 5B, 5C). En référence à la figure 2, la structure 2 de protection présente une position et forme plane, référencée 20A. En cas d'impact d'un projectile allongé 15, la structure se déforme pour montrer (en pointillés) la position et forme référencées 20B, étant entendu que cette représentation est très schématique. La figure 4 montre en partie, en perspective, l'un des deux caillebotis (en l'occurrence C1) qui comporte : - une première série d'éléments longilignes 161A à 161G, de préférence filiformes ou tubulaires, parallèles et disposés sensiblement dans le même plan ; - une seconde série d'éléments plats 171A à 171E, allongés, parallèles les uns aux autres, la section droite de chaque élément, dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal de l'élément, présentant une dimension sensiblement plus grande que l'autre dimension (la largeur d'un élément plat étant plus grande que son épaisseur). Les éléments longilignes (série 161) sont disposés dans un même plan dit plan supérieur, et sont espacés les uns des autres d'une distance d'environ 40 mm. De même, les éléments plats (série 171) sont équidistants les uns des autres, d'une distance comprise entre 25 et 40 mm, de préférence de l'ordre de 35 mm. Sur la figure 4, seuls quelques uns des éléments longilignes 161 et des éléments plats 171 ont été représentés, étant entendu que leurs nombres respectifs dépend de la surface souhaitée pour réaliser la structure de protection de l'invention. Pour chaque panneau individuel, la longueur des éléments longilignes 161 et plats 171 dépend des besoins. La longueur des éléments longilignes 161 est typiquement de l'ordre de 1000 mm (1 mètre).. La longueur des éléments plats 171 ont des longueurs entre 1500 mm et 3000 mm. Plusieurs panneaux assemblés peuvent former des structures mesurant jusqu'à 3 x 8 mètres, vues en plan. A titre d'exemple, les éléments plats 171 présentent une section droite (ou transversale) rectangulaire, de 40 x 3 mm, et les éléments longilignes 161 ont une section circulaire de 5 mm de diamètre. Les éléments plats sont fixés aux éléments longilignes 161 le long de leur bord supérieur, par exemple par soudure, sur la tranche (épaisseur). La forme de réalisation préférée est montrée plus en détail sur les figures 5A (vue en coupe) et 5B (perspective), à l'endroit de la jonction de deux panneaux jointifs. Chaque panneau comporte respectivement un premier caillebotis Cl (C1') et un second caillebotis C2 (C2'). Chaque caillebotis est identique à celui montré sur la figure 4. Les paires de caillebotis de chaque panneau sont disposés tête-bêche.et croisés Pour le premier panneau (à gauche de la figure 5A), le second caillebotis C2 comporte une première série d'éléments tubulaires longilignes (seul un référencé 162G étant montré), et une seconde série d'éléments plats 172A à 172E. Tout comme pour le premier caillebotis C1, les éléments longilignes 162G et suivants parallèles et espacés entre eux sont fixés perpendiculairement et au niveau d'un des bords longitudinaux des éléments plats qui sont parallèles et espacés entre eux. Ce qui précède vaut pour le second panneau (à droite sur la figure 5A), avec des références alphanumériques portant un indice supérieur « ' », pour les distinguer des références des éléments du premier panneau. Plus précisément, les caillebotis Cl et C2 coopèrent entre eux de manière que les éléments plats de Cl (série 171A à 171F) s'intercalent entre et parallèlement aux éléments plats de C2 (série 172A à 172 F) et les bords longitudinaux libres des éléments plats (série 172A à 172 F) du second caillebotis C2, portent contre les éléments longilignes (série 161) du premier caillebotis C1. De façon imagée, les deux caillebotis Cl et C2 selon la représentation des figures 5A et 5B forment deux peignes entrecroisés. Le premier et les second panneaux sont liés à l'un l'autre, bord à bord, par un profilé 180 montré seul sur la figure 5C. Le profilé de jonction 180, dont la section est en forme de U, présente : - Une base longiligne 182 (largeur d'environ 50 mm, et longueur d'environ 1500 à 3000 mm) ; - Une âme transversale 182, soudée au milieu de la base et présentant la même longueur que cette dernière et une hauteur d'environ 45 mm. - Une première série 183 de plusieurs dents on pattes transversales 183a, 183b, 183c, 183d, etc, coplanaires, formées par un retour perpendiculaire du premier bord longitudinal de la base 182. ; - Une seconde série 184 de plusieurs dents on pattes transversales 184a, 184b, 184c, 184d, etc, coplanaires, formées par un retour perpendiculaire du second bord longitudinal de la base 182. ; Chaque dent ou patte transversale est parallèle à l'âme centrale, et présente une hauteur d'environ 35 mm et une longueur d'environ 1500 à 3000. mm. La figure 6 montre schématiquement la déformation des caillebotis sous l'impact d'un projectile 15, tel que par exemple un tube de diamètre de170 mm, d'un poids de 100 kg, ayant une vitesse de 100 km/h. Les éléments plats 171A à 171E du premier caillebotis Cl (de couleur gris foncé) et les éléments plats 172A à 172D du second caillebotis C2 (de couleur claire) sont déportés sur le côté (vers la droite ou vers la gauche) par rapport au plan d'extension longitudinale que présentait chaque élément plat avant l'impact. Ce mouvement de côté des éléments plats se fait dans une direction parallèle aux éléments tubulaires 161), et résulte du rapprochement des éléments tubulaires 161 du premier caillebotis Cl en direction des éléments tubulaires 162 du second caillebotis C2, appelé déversement. Les éléments plats (les deux séries 171 et172) de chaque caillebotis sont alors conduits à pencher vers la gauche ou la droite (selon le plan vertical de la figure 5), tout en restant solidaires des éléments longilignes tubulaires (séries 161 et 162), montrés horizontaux sur la figure 5. Se faisant, l'extrémité libre de chaque élément plat 171 et 172 a tendance à se déplacer latéralement, au fur et à mesure de la déformation de la structure dans son ensemble. Les extrémités libres de chaque élément plat 171 (du premier caillebotis C1) se déplacent donc jusqu'à venir en butée contre le bord longitudinal de l'élément plat 172 voisin (du second caillebotis C2), où ledit élément plat voisin est fixé sur les éléments longilignes tubulaires 161. Les éléments plats 172 du second caillebotis C2 réalisent le même mouvement latéral. Ceci permet de bloquer les éléments plats 171, 172 les uns contre les autres et limiter ou très fortement limiter la déformation et présenter ainsi en milieu ou fin de course du projectile une structure plus rigide, après que celle-ci aie absorbé l'impact. II est entendu que la figure 6 est schématique. La figure 7 montre en perspective une structure de l'invention après déformation due à l'impact d'un projectile 15. Alors que les éléments longilignes 161 et 162 forment avant impact (figure 5) deux plans parallèles, ils forment, après l'impact, deux surfaces courbes approximativement parallèles, déformées dans la zone de l'impact et autour de celle-ci, pour former une sorte de cuvette. Les figures 8A et 8B illustrent, selon deux perspectives différentes, la structure comprenant deux caillebotis, après déformation. REVENDICATIONS1. Structure du type déformable, de protection pour bâtiment, enceinte, infrastructure ou similaire, contre l'impact d'un objet mobile, comportant (à la manière d'un grillage ou réseau) un première série d'éléments allongés, disposés sensiblement selon un premier plan, solidaires d'une seconde série d'éléments allongés, caractérisée en ce chaque élément de la seconde série d'éléments allongés présente une dimension s'étendant dans un second plan transversal audit premier plan de la première série d'éléments, et en ce qu'elle comporte des moyens aptes à limiter le déplacement des éléments de la première série lors de la déformation de la structure au cours de l'impact. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens limiteurs de déplacement sont des moyens de butée. 3. Structure selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de butée sont avantageusement agencés contre ou à proximité des éléments de la première série. 4. Structure selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de butée sont formés d'un second réseau identique au réseau comprenant les première et seconde séries d'éléments. Le second réseau est disposé en regard du premier réseau de sorte que les plans des éléments des premières séries sont parallèles et agencés de manière symétrique et opposée à un plan médian traversé par les éléments transversaux des secondes séries. 5. Structure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque réseau est sous forme d'un caillebotis dans lequel la première série comporte des éléments longilignes, de préférence filiformes ou tubulaires, parallèles et disposés sensiblement dans ledit premier plan, et en ce que la seconde série comporte des éléments plats allongés, parallèles les uns aux autres, la sectiondroite de chaque élément, dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal de l'élément, présentant une largeur sensiblement plus grande que l'épaisseur, la largeur correspondant à la dimension citée plus haut transversale au plan des éléments de la première série. 6. Structure selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la section droite transversale de chaque élément de la seconde série est rectangulaire. 7. Structure selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les éléments (filiformes ou tubulaires) de la première série sont fixés le long, ou à proximité, d'un bord longitudinal des éléments (plats allongés) de la seconde série. 8. Structure selon l'une revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la structure comporte un premier et un second caillebotis disposés en regard l'un de l'autre et tête-bêche, les éléments plats de la seconde série du premier caillebotis étant parallèles aux éléments plats de la seconde série du second caillebotis et intercalés entre ces derniers. 9. Structure selon la revendication 8, caractérisée en ce que les deux caillebotis présentent des dimensions identiques, c'est-à-dire qu'ils s'étendent, pris isolément, selon une surface identique. 10. Structure selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'un des bords distaux de chaque élément (en forme de plat allongé) de la seconde série du premier caillebotis porte ou est très proche de l'élément en regard (filiforme ou tubulaire) de la première série du second caillebotis.