Process for producing hollow structures such as ducts, silos, or shelters, and structures obtained by this process

Abstract: The hollow structure is of large cross-section e.g. a conduit or silo, which rests on the ground. The optimum shape of cross-section is calculated, taking into account the site conditions, the operational conditions and the intrinsic properties of the conduit material. The shape of cross-section is roughly semi-circular with rounded corners, having a width (L) and a height (H). The shape is constructed from separate pieces (3-5) which are welded together to form lengths of conduit which are then joined end to end.

Description: i 0244890 " Procédé de réalisation de structures creuses, de grande section, telles que des conduites, silos ou abris, et structures obtenues par ce procédé " La présente invention est relative à un proc; cédé de réalisation de structures creuses, ayant la forme d'un cylindre reposant sur le sol par une de ses génératrices ou une forme incurvée analogue . De telles structures sont typiquement des conduits de grande section, par exemple au delà des 10 fabrications industrielles traditionnelles de l'ordre de 2 m , enterrés ou non, servant à l'adduction d'eau ou d'autre fluide sous pression ou sans pression, ou bien pour des passages de câbles et/ou autres conduits ou la circulation et le stationnement 15 de personnes ou de véhicules. L'invention est également applicable à des conduits e plus faible section, par exemple jusqu'à 1 m . Elle est aussi applicable à l'obtention de structures de forme analogues mais relativement 0 courtes, utilisables comme caves, silos ou abris anti-atomiques ou autres. Quoique l ' invention soit essentiellement décrite en se référant à des conduits de grande section, elle n'est donc pas limitée à ce domaine technique. 25 Diverses techniques sont utilisées pour la mise en place de conduits destinés à des adductions d'eau, des transports pétroliers, des passages de câbles, ou autres conduits, etc.... La technique la plus fréquente consiste à 30 utiliser des tronçons tubulaires, à section circulaire , qui sont mis bout à bout et assemblés par diverses méthodes. Cette technique présente des inconvénients qui augmentent avec le diamètre de la conduire, r.ê e si l'on diminue la longueur [pound] /:/*<'>? 0244890 des tronçons : fabrica ion, transports, manutentions et mise en place. e toute façon, outre les problèmes de fabrication, des problèmes d'encombrement se posent dès qu'on approche d'un diamètre extérieur de 2,50m qui correspond à la limite normale des gabarits routiers . Pour des débits importants, on est amené à prévoir plusieurs conduits en parallèle, ce qui est une solution coûteuse, ou bien à construire le conduit sur place , suivant les techniques des constructions de maçonnerie, voire de travaux en galeries également coûteuses et à longs délais de fabrication ou réalisation. D'autre part, la forme circulaire des conduits est, on le sait ,1a mieux adaptée au cas des fortes pressions internes.Elle est d'autre part la plus facile à obtenir lorsqu'on confectionne des tronçons correspondant à toute la section du conduit.Elle présente en revanche des inconvénients dans les autres utilisations. Un conduit circulaire crée, dans le sol qui supporte son poids, des contraintes qui présentent un maximum accusé dans sa région médiane. Il s'ensuit que, si le sol est meuble, des tassements différentiels importants peuvent se produire après la pose. La forme circulaire se prête mal à une utilisation de l'espace lorsque celui-ci est encombré comme c'est souvent le cas en milieu urbain.Enfin, le poids du conduit est comparativement trop élevé; en effet la matière est, dans le cas de tronçons unitaires couvrant chacun toute la section, répartie de façon uniforme sur toute la périphérie alors que les contraintes ne le sont pas. Pour résoudre ces divers problèmes on a proposé, voir par exemple brevet DE 215 71 91 de construire les conduits à section de forme a 0 244 890 platie à la base, par assemblage sur place d'éléments longitudinaux préparés à l'avance, correspondant chacun à une partie de la section transversale du conduit, et fabriqués en t[delta]le ondulée. De tels éléments ne présentent qu'une très faible résistance aux contraintes extérieures, ce qui rend incertaine la conservation de la forme de la section et de l'étanchéité des joints. En outre, les ondulations augmentent la résistance du conduit à la circulation des fluides. On connaît également par le brevet FR 733.098 ou le brevet US 2.400.071, des techniques consistant à assembler un grand nombre d'éléments de petites dimensions pourvus chacun de rebords transversaux servant à l'assemblage avec les éléments voisins. Le grand nombre d'éléments oblige à leur donner une forme identique, ce qui entraîne l'adoption d'une section de forme circulaire, et dans ce cas, la résistance aux contraintes impose que les jonctions soient alternées dans le sens longitudinal. On a bien prévu dans le brevet US 2.400.071 de tenir compte de certaines des contraintes qui s'exercent sur la paroi, et d'utiliser pour la partie supérieure de la section d'un tunnel des éléments à plus faible résistance que pour la partie inférieure, mais d'une part un assemblage à joints alternés d'éléments de caractéristiques différentes présente une solidité incertaine, et d'autre part cela introduit une complication supplémentaire dans le montage par assemblage d'un grand nombre de petits éléments, alors qu'un tel montage est difficile à faire exécuter de façon parfaite par un personnel peu qualifié. Ainsi, il apparaît qu'il existe un be 0 244 890 soin non résolu d'un procédé qui permette l'obtention de structures creuses, cylindriques, reposant sur le sol le long d'une génératrice, à section de forme aplatie à la base, notamment de conduits de section importante, ou de structures analogues, ce procédé permettant d'aboutir à des structures ayant une grande résistance mécanique avec des prix de revient de fabrication, de transport et de mise en place considérablement réduits par rapport aux techniques actuelles. La présente invention fournit donc un procédé de réalisation d'une structure creuse à paroi interne cylindrique et à section de forme aplatie à la base, formée de tronçons tubulaires mis bout à bout et constitués chacuns par assemblage sur le site d'éléments longitudinaux préparés à l'avance correspondant chacun à une partie de la section transversale de la paroi du conduit et prenant appui l'un sur l'autre le long.de joints longitudinaux. Conformément à l'invention, on réalise des éléments de paroi latérale munis à leur base d'éléments stabilisateurs à face inférieure plane et, pour construire chaque tronçon, on met en place deux éléments de paroi latérale se tenant debout grâce auxdits éléments stabilisateurs et l'on pose au moins un élément supérieur sur lesdits éléments de paroi latérale pour former le haut de la structure. Entre les éléments de paroi latérale est placé un élément de fond qui peut être moulé sur place ou constitué d'au moins un élément préfabriqué, et l'on réalise de préférence la jonction entre l'élément de fond et les éléments de côté avant la pose de l'élément supérieur. 0 244 890 L'invention couvre également la structure creuse réalisée selon le procédé et comprenant, pour chaque tronçon, deux éléments de paroi latérale à orientation générale verticale sur lesquels sont fixés à l'avance des éléments stabilisateurs à face inférieure plane et au moins un élément supérieur posé sur lesdits éléments de paroi latérale pour former le haut de la structure. Dans la généralité des cas, les joints de structures selon l'invention ne sont pas en disposition alternée. Au contraire les joints longitudinaux sont en prolongement les uns des autres de part et d'autre de chaque joint transversal . L'invention présente un premier avantage par rapport à la technique actuelle à savoir que le transport est facilité. Si l'on suppose en effet que la dimension maximale admissible soit 2, 5 m, la technique actuelle permet seulement le transport unitaire de tron 0 244 890 çons de diamètre extérieur au plus égal à 2,5 m. Si les éléments selon l'invention correspondent chacun à un quart de la section de conduit, celui-ci pourra avoir, une fois terminé, un diaraètre de 3,5 m environ, soit une section de surface double, et si les éléments correspondent à un sixième de la section, celui-ci pourra avoir une fois terminé un diamètre de 4, 4 m environ soit une surface de section triple. De plus, pour une même hauteur de 2,5 m on pourra disposer, dans le même volume, un nombre considérable d'éléments unitaires, empilés les uns sur les autres, si bien que le même véhicule de transport sera utilisé à sa charge utile maximale. En revanche, la Iongueur totale des jonctions à effectuer, par soudure ouautre moyen,, est évidemment augmentée. Il faut observer qu'il s'agit, normalement, de joints rectilignes qui sont bien plus faciles à obtenir ou exécuter que des joints circulaires, et que le nombre de ces derniers peut être au contraire réduit du fait de la plus grande longueur unitaire des éléments , permise par leur poids unitaire plus réduit. Un autre avantage de l'invention résulte de la forme non-circulaire de la structure, on a indiqué plus haut les inconvénients d'une forme circulaire. En outre, grâce à la section de forme aplatie à la base, on obtient une amélioration considérable de la répartition des contraintes engendrées dans le sol sous-jacent, et les mouvements de celui-ci peuvent être réduits de façon très importante. Un autre avantage de telles formes est une hauteur plus faible à section égale, d'où réduction des frais de fouille (terrassements, 0 244 890 blindages, rabattements de nappe phréatique , etc...). D'autre part, lorsque la consistance du sol porteur l'exige (nappe aquifère notamment) on peut intégrer au conduit un lestage obtenu au moyen de masses de métal ou de béton qui viennent s'accrocher, par un boulonnage approprié, sous le radier dudit conduit. Bien entendu, la masse du lestage est calculée en fonction des données propres au site concerné et chacun des éléments de lestage peut être également préfabriqué. On peut également ancrer le conduit au sol par ce même procédé de boulonnage lequel est rendu plus facile depuis l'intérieur par la forme aplatie du radier. D'autre part, le calcul préalable des contraintes auxquelles seront soumis les éléments de la conduite, et l'utilisation du résultat de ce calcul pour déterminer l'épaisseur de chaque élément, la variation de cette épaisseur d'un point à l'autre de la section, la matière dont est fait chaque élément et la situation des joints longitudinaux, offrent des avantages importants : Il est fréquent en effet, que la partie supérieure d'un conduit n'ait qu'un rôle de protection et ne soit soumise qu'à des contraintes limitées. D'autre part, le poids du fluide transporté, quand il s'agit d'eau ou d'un autre , . en écoulement .libre , . , liqui[alpha]e agit évidemment plus a la partie inférieure qu'au sommet. De plus l'étanchéité obtenue aux joints d'assemblage autorise le conduit à supporter des pressions internes et, de ce fait, à être utilisé en conduite forcée. On notera également que, dans sa forme définitive, le conduit constituant un ensemble homogène et mono 8 0 244 890 bloc, il ne sera pas nécessaire de réaliser des butées aux changements de direction , générateurs de poussées longi udinales. La possibilité d'adapter l'épaisseur et la matière de l'élément permet de réaliser d'importantes économies sur le prix de revient et sur le transport. Comme on l'a dit plus haut, les divers éléments peuvent être d'épaisseurs différentes selon le résultat du calcul des contraintes. Ils peuvent aussi être réalisés avec des matériaux différents, à condition toutefois que, le cas échéant, les précautions nécessaires aient été prises pour<">éviter la corrosion par effet de couples électrochimiques. Parmi les matériaux préférés, on peut citer, pour leur prix peu élevé et leurs facilités d'obtention et d'assemblage par soudure et/ou autres moyens, les fontes ductiles,mais d'autres matériaux peuvent être envisagés seuls ou en combinaison, tels c\[iota]e l'acier, les alliages d'aluminium, d'autres métaux, les plastiques renforcés ou non par des fibres, le bétonamé ou non,précontraint ou non.Dans ces deux derniers cas, il est évident que les soudures dont on a parlé plus haut sont à remplacer par des liaisons appropriées. Dans le cas où les éléments de conduit sont réalisés par moulage monobloc ou bien par profilage continu de section, notamment par filage, de matières telles que la fonte ductile,l'acier,le béton armé, ces résines, etc...., on utilise avantageusement un moule ou outillage dont la section transversale est profilée de manière à reproduire en agissant sur la surface intérieure de l'élément de conduit,les variations précitées de profil optimal etégalement la variation transver 0 244 890 sale de l'épaisseur. Les changements directionnels s'obtiennent par des éléments préfabriqués courbes ou en pans coupés, spécialement calculés et adaptés à la géométrie imposée. La confection d'un conduit selon l'invention, c'est-à-dire par éléments qui ne correspondent qu'à une partie de la section mais qui peuvent, par compensation, être de longueur importante, pose des problèmes spécifiques au moment de l'assemblage; ces problèmes ont pu être résolus par le procédé d'assemblage suivant, qui se trouve donc en liaison étroite avec l'objet principal de l'invention. Selon ce procédé, on procède à l'assemblage initial des éléments en les reliant entre eux tant longitudinalement que transversalement par des moyens permettant un déplacement relatif limité des éléments adjacents et en intercalant entre eux un joint d'étanchéité en matière souple, et on procède ensuite à l'assemblage définitif et rigide des éléments entre eux lorsque les terrains environnants et l'ensemble du conduit se sont stabilisés. De préférence, l'assemblage initial des éléments entre eux est fait à l'aide de boulons traversant au moins un des éléments par un trou élargi en conséquence. Toutefois d'autres modes de jonction peuvent se révéler plus avantageux, en particulier dans les joints où les fortes contraintes imposent des épaisseurs de parois importantes. Dans ces cas, on préfère opérer selon une ou plusieurs des modalités suivantes. - pour réaliser la jonction longitudinale et éventuellement la jonction transversale 10 0 244 890 des éléments de conduit, on forme des parties en creux ou en saillie placées dans les zones des bords correspondants et pouvant coopérer par conjugaison de formes et/ou de forces pour la créatien des joints longitudinaux et transversaux nécessaires ; - pour la création de joints longitudinaux, on forme une nervure sur chacun des bords ce deux éléments à joindre et on répartit le long des deux nervures ainsi formées des moyens de blo- <*"* *>- les. moyens de blocage sont des étriers rigides ou élasti[alpha]ues ; - les étriers sont fixés à l'aide de pièces rigides ou élasti[alpha]ues emmanchées entre la surface inté rieure de l'etrier et le flanc de la nervure corresDondante cu bien par déformation élastique des étriers eux-mêmes ; - des garnitures d'étanchéité, d'une section profilée en correspondance aux bords des joints longitudinaux et transversaux, sont interposées entre lesdits bords et leur serrage étanche est assuré à l'aide desdits étriers ou bien à l'aide de colliers, cerclages , cables de précontrainte ou autres moyens ; - dans les cas où les éléments sont formés de matières soudables ou scellables, les joints longitudinaux et transversaux sont réalisés par apport de matière<*>de soudage ou de scel. lage correspondante. Selon l'invention, pour faciliter la mise en place et la stabilisation de la conduite, il est prévu des éléments stabilisateurs à section longitudinale triangulaire, sur les côtés de la face inférieure de la conduite, ces éléments ont une face plane horizontale qui est à peu près au niveau du fond de 11 0244890 la conduite, une face plane à peu près verticale ou inclinée, et une face qui épouse celle de la conduite. Ces éléments stabilisateurs sont ce préférence, discontinus et implantés de place en place le long de la conduite pour empêcher l'élément inférieur de s'incliner sur son axe longitudinal après sa mise en place. Ces éléments stabilisateurs peuvent êt.r_e fixés par boulonnage, soudage ou autre sur l'élément de structure de la conduite. Dans le cas où celui-ci est obtenu par moulage (béton) ils peuvent aussi faire corps avec lui. Outre leur intérêt pour la stabilisation de la conduite entière, les éléments stabilisateurs sont avantageux dans le cas ou la conduite est formée d'éléments dont certains constituent le fond et d'autres des parois latérales avec une orientation générale verticale : en prévoyant que les éléments stabilisateurs sont fixés au- préalable sur les éléments de paroi latérale, ou bien sont d'une seule pièce avec ces éléments, ceux-ci deviennent capables de se tenir droits en reposant sur le sol, ce qui facilite l'obtention de leur jonction avec les éléments de fond posés en premier. Ensuite, la mise en place des éléments formant le haut peut s'effectuer en les posant sur les éléments de paroi latérale. Dans le cas où la section de la structure creuse, est relativement faible, Dar exemDle un conduit de 1 à 4 m environ, on peut prévoir que la section du conduit est formée par deux éléments seulement dont l'un correspond à la partie inférieure et aux côtés du conduit et l'autre forme un couvercle. Ces ëitments, ou au moins une par 12 0 244 890 tie d ' entre eux peuvent être fai ts en b éton ou autre matière moulée . Suivant une autre méthode d ' obtention des joints utilisables , dans le cas ou les éléments sont réalisés en béton ou autre matière moulée , il est prévu, sur les bords des éléments longitudinaux, des cornières en matière soudable ou collable sur lesquels on fixe , après mise en place et, de préférence après stabilisation , des pièces plates pour l ' étanchéité en un matériau compatible avec celui des cornières . Dans certains cas , en particulier lorsqu ' il s ' agit de transporter. ou stocker des fluides dangereux , ou pour la construction d ' abris anti-atomiques , il convient d ' obtenir une étanchéité parfaite même en cas de mouvements de terrain ou d'explosion à proximité, et si les éléments sont construits en béton ou autre matière qui pourrait se fissurer ou perdre son étanchéité d'une autre façon, on prévoit avantageusement un revêtement ou chemisage intérieur étanche , solidaire ou non des éléments de la structure . Dans certains, cas , ce revêtement peut constituer une partie de coffrage perdue pour les éléments de la structure. Si le revêtement est en tôle ou autre matière métallique ou non métallique soudable ou collable, des pièces plates du type indiqué ci -dessus peuvent être soudées ou collées sur les joints de ce revêtement , ou bien on peut souder ou coller directement les parties de revêtement entre elles au niveau des points . Si la structure , conduit ou abri , est formée d ' éléments en béton , celui-ci fournit la résistance à l'écrasement, cependant qu'un revêtement intérieur en tôle métallique ou non ou matière plastique, soudé, collé ou appliqué par enduit quelconque procure une étanchéité absolue aux contamination ou infiltrations, radioactives ou autres, même si des mouvements du terrain ou dus à une explosion ont 13 0 244 890 déformé la structure. Les exemples ci-après sont essentiellement relatifs à des conduits de grande section, mais il est facile de se rendre compte que ce qui y est dit est également valable pour des silos, des abris ou structures analogues. Dans le cas d'un abri anti-atomique préfabriqué, on met en place des éléments de paroi longitudinale, qui peuvent être constitués de la même façon que pour les conduits de grande section, et l'abri est fermé à ses extrémités<">par des parois transversales planes ou bombées.- De préférence, on donne à l'abri un fond sensiblement plat, et les éléments de base ou de côté sont pourvus d'éléments de stabilisation latérale, intégrés lors de la fabrication ou ajoutés ultérieurement, de façon à empêcher un basculement de l'abri autour de son axe longitudinal. Avantageusement, on prévoit un revêtement intérieur étanche, notamment si l'abri est construit en béton. L'abri peut être mis en place très rapidement, car il est formé d'éléments séparés qui peuvent se transporter facilement pour être assemblés sur site. Il peut être placé dans une fouille, qui est ensuite rebouchée, ou même, dans certains cas être simplement posé sur le sol. On notera que la forme à base aplatie procure une résistance améliorée aux effets de souffle, par rapport à un abri maçonné de forme cylindrique ou parallelépipedique. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation,<'>non limitatifs, illustrés par les dessins parmi 14 0 244 890 lesquels : Figs. 1 à 3 sont des coupes transversales schématiques de conduits selon l'invention. Fig. 4 est une coupe partielle illustrant un mode d'assemblage. Fig. 5 est une vue en perspective schématique d'un conduit dont les différents tronçons sont formés d'éléments longitudinaux dont les joints longitudinaux et transversaux d'assemblage sont mis en évidence. Fig. 6 représente un exemple d'éléments de conduit présentant une réduction graduelle d'épaisseur radiale vers le centre. Fig. 7 représente un exemple d'éléments de conduit présentant une augmentation graduelle d'épaisseur transversale de la gauche vers la droite. Fig. 8 est une coupe transversale d'un joint longitudinal montrant un mode d'assemblage à nervures et étriers. Fig. 9 représente un exemple de profil à emboîtement du bord correspondant de deux éléments de conduit pour former un joint longitudinal ou transversal. Fig. 10 représente un autre exemple de profilage des bords d'éléments pour former un joint longitudinal ou transversal. Fig. 11 représente encore un autre exemple de profilage des bords d'éléments pour former un joint longitudinal ou transversal. Fig. 12 représente un exemple de réalisation d'un joint transversal à emboîtement dont l'étanchéité est assurée par un joint annulaire de profil spécial qui est comprimé à l'aide d'un 15 0 244 890 cerclage approprié. Fig. 13 est une coupe transversale du conduit de la figure 12, montrant le cerclage du joint d'étanchéité. Fig. 14 montre l'établissement d'un joint dans le cas d'éléments en béton armé. Fig. 15 est un diagramme illustrant des résultats de calculs des contraintes. Fig, 16 est une coupe d'une section de structure creuse en béton armé correspondant au calcul de la figure 16. Fig. 17 représente un autre exemple de réalisation, spécialement adapté à des conduits de petite section. Fig. 18 représente un mode d'obtention de l'étanchéité du joint. Fig. 19 représente un mode de serrage du joint. Fig. 20 représente un autre mode d'obtention de l'étanchéité. La figure 1 montre, en trait plein, la coupe d'un conduit 1 obtenu par le procédé de l'invention, et pour comparaison en tirets, la coupe d'un conduit circulaire 2 de même section. Le conduit selon l'invention est obtenu par assemblage de cinq éléments de même longueur. Deux éléments de base 3 sont sensiblement plans; deux éléments de côté 4 ont une courbure variable plus forte vers le bas que vers le haut; le profil est complété par un élément supérieur 5, à section en arc de cercle. L'exemple représenté correspond, à titre<'>indicatif à 2 une section de 10 m . La hauteur H totale est de 2,40 m et la largeur L de 5,00m, à comparer avec 0244890 16 le diamètre D du conduit circulaire correspondant, qui est de 3,57 m. La fouille nécessaire pour le conduit selon l'invention est plus large à la base que pour le conduit circulaire, mais elle est moins profonde; et au total, le volume à excaver peut être inférieur et le travail plus facile à réaliser. La figure 2 montre une autre forme de conduit selon l'invention, dans lequel les éléments du fond 3a_ sont légèrement incurvés, et qui comporte deux éléments supérieurs 5a. au lieu d'un. La figure 3 montre encore une autre réalisation, qui présente la particularité que l'élément de fond 3b_ forme une cunette centrale 6. On a prévu que la cunette est au milieu de l'élément 3b_ et est légèrement évasée si bien que des éléments sont identiques et empilables pour le transport, mais bien entendu d'autres dispositions sont possibles. Suivant la technique classique, l'adjonction d'une cunette pose un problème quasi-insoluble . La figure 4 illustre un exemple du mode de jonction entre deux éléments 4, 5 placés comme des éléments 4a_ et 5_ de la figure 2. L'élément 4 est dans une première phase pourvu d'une plaque de raccordement 7, fixée par une soudure 8, laquelle peut être exécutée en usine ou sur place. Cette plaque 7 présente des trous élargies 9ui, lors du montage, viennent en correspondance avec des trous élargis 10 de l'élément 5. on Au moment du montage / intercale entre 1'élément 5 et la plaque 7 un 17 0 244 890 joint souple 11 en élastomère ou analogue, puis on procède à la jonction à l'aide d'une vis 12 et d'un écrou 13. Lorsque le jeu d'éléments correspondant à la section suivante du conduit est monté, de légers mouvements relatifs des éléments 4 et 5 peuvent apparaître, par exemple sous l'effet de variations de niveau du fond de la fouille. De légers mouvements peuvent aussi être la conséquence du tassement des terrains sous-jacents . Tous ces mouvements sont rendus possibles par l'élargissement des trous 9 et 10. Quand ces mouvements ont cessé de se produire, on peut procéder à la jonction définitive des éléments par une soudure 14. La vis 12, et l' écrou 13 peuvent en outre être retirés, et les trous 9 et 10, ou seulement l'un des deux, peuvent être obturés par soudure. Sur la figure 5 , on a représenté en vue en perspective schématique un conduit obtenu par mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Ce conduit comprend des éléments longitudinaux tels que Al, Bl , Cl, etc.. pour le premier tronçon A'1, B'1, Cl, etc.. pour le second tronçon, et ainsi de suite; ces éléments sont reliés entre eux par des joints longitudinaux, JL1, JL2, JL3, JL4 , etc.. et par des joints transversaux JT1, JT2, JT3, JT4, etc.. Il est intéressant de donner à la section transversale d'au moins certains des[alpha]its éléments une épaisseur variable pour l'adapter a-x contraintes exercées aux différents points 0244890 de la section de l'élément considéré. Ainsi on a mis en évidence sur les figures 6 et 7 des coupes transversales d'éléments de conduit montrant comment peut varier l'épaisseur de matière. Cette caractéristique est extrêmement importante, aussi bien pour la fabrication que pour le transport et l'assemblage de l'élément puisque la quantité de matière, et par conséquent le poids et le prix de revient sont définis, de la manière la plus exacte possible, en fonction des paramètres régissant la réalisation du conduit final. Si on considère l'application de l'invention à la construction d'oléoducs, d'aqueducs, ete , de longueurs importantes, on se rend compte aisément de l'influence d'un gain de poids sur la rentabilité finale d'exécution de l'ouvrage. Les éléments de conduit conforme à la présente invention peuvent être constitués de différents matériaux et être fabriqués, en correspondance, par différents procédés. Ainsi il est possible d'envisager la fabrication des éléments tels que Al, Bl , Cl, etc.. en un métal tel que de la fonte ductile, de la fonte à graphite sphéroïdal, de l'acier, des alliages d'aluminium, etc.. Pour de tels matériaux, il est possible de mettre en pratique différents procédés comme par exemple la coulée pièce par pièce, la coulée continue, le filage, le forgeage,le laminage différentiel, etc...Tous ces procédés permettent de réaliser d'une façonhomogène des parties en creux ou en saillie devant servir ultérieurement, lors de l'assemblage des éléments, à l'établissement de joints longitudinaux et transversaux, comme cela sera précisé dans la suite. Il est également possible de réaliser 0 244 890 19 des éléments de conduit en d'autres matériaux que des métaux, notamment en béton armé, en matières plastiques ou de résines renforcées ou non par des fibres, ete Dans de telles conditions , les éléments sont réalisés par moulage à l'aide de moules ou de coffrages, qui permettent également d'obtenir les parties en saillie et en creux précitées. Tous les procédés de mise en oeuvre des matériaux définis ci-dessus pour la réalisation des éléments de conduit selon l'invention font intervenir des outillages, des moules, des coffrages, etc.., qui doivent tenir compte des caractéristiques du procédé d'obtention de conduits selon l'invention dans les conditions suivantes : - la surface intérieure de l'élément de conduit fabriqué doit correspondre au profil optimal de section du conduit, déterminé par le calcul en fonction des paramètres connus concertant le type d'installation, les conditions d'utilisation du conduit et ses caractéristiques intrinsèques. Par l'expression "profil optimal", on entend, dans le cas d'une conduite où les conditions extérieures varient peu, un profil moyen applicable à cette conduite sur une certaine longueur, - chaque élément doit présenter les dimensions hors-tout permettant son assemblage avec les autres éléments du conduit et les différentes épais 20 0 244 890 seurs des éléments doivent être cal culées pour leur permettre de résister aux contraintes auxquelles ils sont soumis , L'étanchéité finale est obtenue par différents moyens appropriés à chaque matériau utilisé, elle est créée depuis l'intérieur du conduit, après stabilisation définitive (tassement , compensation des dilatations, compactage, etc . ) . On va maintenant décrire comment s 'effectue l'assemblage des différents éléments pour former un conduit, en se référant aux figures 8 à 12 qui donnent quelques exemples de réalisation de joints longitudinaux et de joints transversaux. Ainsi on a représenté en coupe transversale sur la . figure 4 un joint longitudinal établi entre les deux éléments de conduit Al et Bl. Dans ce cas il est prévu, de part et d 'autre des points définis par les deux surfaces 71,72 des éléments Al , Bl, des nervures longitudinales extérieures respectives 73,74 qui s'étendent sur toute la longueur des éléments de conduit correspondants . Ces nervures peuvent être formées lors de la coulée, du filage, du laminage, ou du moulage des éléments correspondants ou bien elles peuvent être également rapportées par soudage, dans ce cas elles peuvent être discontinues. Ces deux nervures permettent , comme le montre la figure 8, la fixation simple et efficace d'un étrier de blocage 79>à l'aide de coins 76,77 qui sont emmanchés en position entre l'etrier et la nervure correspondante en opérant par exemple par martelage ou par tout autre processus semblable . Pour absorber les réactions s ' exerçant dans une direction perpendiculaire au profil de section du condui t , il est approprié de donner aux surfaces de délimi tation latérale des éléments de conduit Al , Bl , etc . . , des formes leur permettant d ' absorber les contraintes de la meilleure façon possible , comp te tenu de tous l es paramètres ayant 21 0 244 890 trait aux conditions de fabrication et d'utilisation du conduit, et également de la matière dont il est constitué. Ainsi, à titre d'exemples non limitatifs, on a donné sur les figures 8, 9 et 10 quelques modèles de profils desdites surfaces latérales de délimitation des éléments de conduit. Sur la figure 8, les surfaces de délimitation 71 et72 sont inclinées par rapport au plan perpendiculaire au profil de la section du conduit. Un tel profilage des surfaces du joint convient par exemple lorsque les charges statiques s 'exerçant sur le conduit sont prédominantes. Sur la figure 9 , les deux surfaces de délimitation latérales des éléments de conduit Al, Bl qui sont désignées par 79 et 80 , ont des formes arrondies correspondantes de manière à absorber des réactions s'exerçant dans les deux sens<>dans ledit plan perpendiculaire au profil de section . Sur la figure 10, on a représenté des surfaces de délimitation 82 et 83 qui forment des gradins permettant de réaliser un emboîtement. Sur les figures 11, on a représenté des profils 33 et 34 définissant une alvéole 35 qui peut être remplie par une matière d'étanchéité par exemple d'une résine coulée. Il est à noter que toutes ces formes des surfaces latérales de délimitation des éléments de conduit peuvent être parfaitement réaUsées par l'un quelconque des procédés de fabrication précités. Pour établir une bonne étanchéité, il est prévu dans chaque cas, entre les surfaces correspondantes des joints longitudinaux précités, des enduits, mastics, garnitures ou au 22 0244890 très agents d'établissement d'étanchéité, notamment en caoutchouc, naturel ou synthétique, comme indiqué respectivement en 8 sur la figure 8, en 81, sur la figure 9 et en 84 sur la figure 10. Il est à noter à cet égard que ces joints assurent une étanchéité à la pression. Sur la figure 14, on a représenté un joint longitudinal qui est établi entre deux éléments de conduit Al, Bl réalisés en béton armé. On a désigné par 20 et 21 les armatures respectives des éléments Al, .Bl. Pour réaliser la jonction, on laisse<'>dépasser les armatures 20, 21 lors du moulage des éléments et, une fois que ces derniers ont été mis en place dans les positions prévues sur le lieu d'installation du conduit, on relie entre elles les parties extrêmes dépassantes des armatures respectives, comme indiqué en 22, puis, en utilisant des éléments de coffrage appropriés tels que 26, on coule un mortier de scellement en 23 dans l'intervalle existant afin de réaliser le joint longitudinal envisagé. Sur la figure 14, on a mis en évidence en 24 et 25 des profils anguleux et en creux des bords de raccordement des éléments Al, Bl. Ces profils sont destinés d'une part à faciliter l'accrochage du mortier de scellement 23 et d'autre part à parfaire l'étanchéité du joint en créant des discontinuités servant à supprimer des trajets de fuite localisés. On a désigné par 27 et 28 des organes de maintien du coffrage 26 qui est- fixé en position à l'aide des écrous 29, 30. 23 0244890 Sur la figure 12, on a représenté un exemple de réalisation d'un joint transversal entre deux tronçons de conduit constitués respectivement par des éléments tels que Al, ... et des éléments tels que A'1... etc... On a désigné par 15 et 16 les surfaces de délimitation du joint transversal. Dans l'exemple considéré, il est prévu un joint périphérique désigné dans son ensemble par 17 et comportant d'une part une moulure radiale qui vient s'emboîter dans l'intervalle existant entre les surfaces 15, 16 et d'autre part par un anneau périphérique dont les surfaces intérieures viennent s/appliquer contre les surfaces extérieures des éléments de conduit respectifs, ledit anneau comportant sur sa surface périphérique extérieure des parties en relief 19fdestinées à être aplaties par compression à l'aide d'un cerclage ou collier 18A, 18B, comme le montre la figure 13 qui est une coupe transversale du conduit de la figure 12. Dans l'exemple considéré, donné à titre non limitatif, les parties en relief 19 peuvent avoir un profil en queue d'aronde et comporter des cloisonnements dans leurs encoches afin de créer un joint du type en labyrinthe. Le cerclage d'aplatissement est réalisé en deux parties 18A, 18B reliées entre elles par des tendeurs 31, 32 qui s'ont actionnés pour le serrage définitif. Il est à noter que, bien que tous les exemples de réalisation de joints entre éléments de conduit ne fassent pas intervenir de boulonnage, un tel processus n'est absolument pas exclu et qu'il est possible de former ou de fixer sur les éléments des parties analogues à des rebords 24 0244890 et des brides qui seraient ensuite assemblées à l'aide de boulons ou organes semblables. Dans certaines applications, il est possible, dans le cadre de l'invention, d'adopter pour le conduit une structure mixte, c'està-dire d'utiliser d'une part des éléments formés d'un premier matériau, par exemple du béton armé, dans une première partie du conduit, par exemple dans la partie basse comprise entre les joints longitudinaux JL1 et JL4 sur la figure 5 , et d'autre part des éléments formés d'un second matériau, par exemple un métal ou une matière plastique armée ou non de fibres,<'>dans la partie restante du conduit. Une telle structure mixte peut être recommandée dans un ouvrage d'adduction d'eau en tranchée ouverte, c'est-à-dire sans charges élevées sur le haut du conduit, en une région éloignée où il est rentable de fabriquer la partie basse en béton armé moulé et la partie haute en éléments minces, préfabriqués en usine et transportés sur chantier. La figure 15 montre, en trait plein la forme de la fibre neutre d'une section de conduit selon l'invention (courbe I), en tirets (courbe II) la répartition du moment fléchissant correspondante la poussée verticale des terres et en traits alternés (courbe III) la répartition du moment fléchissant correspondant à la poussée latérale des terres. Le calcul complet comporte encore la détermination d'un certain nombre de courbes analogues, correspondant, par exemple, à la pression intérieure au poids propre de la conduite, etc.... Le calcul comporte ensuite la combinaison des résultats correspondant chacun 25 0 244 890 à un type de contrainte. On observe que le profil complet de la section comporte quatre zones de "noeuds", situées l'une en partie basse de la conduite, l'autre vers sa partie haute. La figure 16 montre la demi-section d'un conduit formé de quatre éléments en béton armé . On observe que l'épaisseur (h-,, h?) dans les zones qui correspondent aux contraintes les plus fortes de la figure 15, c'est-à-dire au centre de la base et sur les côtés est environ 50% plus grand que l'épaisseur h au sommet. Les jonctions JL1,JL2 entre éléments ont été établies dans les zones de noeuds de contrainte. Sur cette figure le repère f, désigne les fers d'armature noyés dans le béton des éléments préparés à l'avance et f^désigne les fers d'ancrage, qui ont été repliés les uns sur les autres avant d'être noyés dans le béton lors de la construction de la structure. La figure 17 montre un exemple de réalisation adaptée à des conduits de section 2 relativement faible : 1,5 à 4 m environ. Dans un but de simplification, la section de la conduite est divisée en deux éléments qui peuvent être transportés séparément sans difficultés spéciale en raison de leurs faibles dimensions. L'élément inférieur 40 est en béton, et réalisé par moulage, il comprend la base, à fond plat et les côtés. On observe en plus qu'il comporte des éléments stabilisateurs 41, qui font corps avec lui, et qui permettent sa mise en place facile dans une fouille à fond plat. Ces éléments stabi 26 0 244 890 lisateurs sont des volumes à section de forme générale triangulaire, avec une face inférieure horizontale, ces éléments stabilisateurs ne se prolongeant pas sur toute la longueur de l'élément 40 dans un but d'allégement. L'élément supérieur 42 de la conduite est de forme plus simple car il a la forme d'une gouttière retournée, à faible courbure. Il peut être réalisé soit par moulage, soit par extrusion. Au cas où l'élément inférieur 40 est réalisé par extrusion, il est clair que les éléments stabilisateurs 41 sont fixés ultérieurement, mais avant la mise en place de la conduite, par vissage, soudage ou tout moyen approprié. Sur la figure 16 on a représenté en tirets un élément stabilisateur 41. Cette figure met en évidence un autre avantage de cet élément stabilisateur dans le cas d'une structure dont la section est formée de plus de deux éléments. On voit en effet que l'élément de côté A2 , muni de l'élément stabilisateur 41 extérieur peut rester seul dans la position finale. On n'a donc pas besoin de prévoir un soutien provisoire pendant la réalisation de la jonction JL2 avec l'élément de base A3. On notera aussi que dans le cas d'une structure posée sur le sol, l'élément stabilisateur augmente la résistance aux forces latérales tendant à renverser la structure, ce qui est avantageux dans le cas d'un abri anti-atomique ou autre, qui serait posé sur le sol et exposé à des effets de souffle. La figure 18 montre un mode de réalisation de joints étanches dans le cas où les élé 0 244 890 27 ments sont en matière ni soudable, ni collable, par exemple en béton : Chaque élément Al, A2 porte sur ses bords des cornières 43 en matière soudable ou collable, par exemple en métal ferreux, mises en place lors du moulage si l'élément est obtenu de cette manière. Des éléments plats 44 ou d'autres éléments de liaison plats en matière soudable ou collable sur les cornières 42 sont soudés ou collés sur celles-ci, éventuellement après stabilisation du sol. La figure 19 montre un autre moyen d'assemblage des structures selon l'invention. Un des éléments Al, comporte un trou fileté 45, qui peut être prévu dans un insert 46. Ce trou fileté étant dirigé à peu près perpendiculaire au plan du joint. L'autre élément A2 présente un épaulement 47 percé d'un trou 48 dans lequel on insère une vis 49 qui se visse dans le trou 45 en traversant avec jeu le trou 48. La figure 20 montre un autre mode de réalisation d'étanchéité de joint, dans laquelle les éléments Al, A2 en béton, sont pourvus intérieurement d'un revêtement d'étanchéité 50 en tôle, formant coffrage perdu. Un élément plat intérieur 44 est alors soudé directement sur ce revêtement 50. Une cornière, analogue à celle de la figure 18 peut être prévue sur l'autre bord des éléments Al, A2. Il est fait observer qu'un certain nombre de dispositions d'assemblabe décrites ci-dessus sont utilisées pour la mise en place du conduit et n'interviennent pas pour contenir à elles seules, de façon essentielle, les pressions hydrostatiques dans le cas d'utilisation en conduite forcée,ces pressions hydrostatiques étant en partie compensées par la poussée des remblais. 28 0 244 890 Pour mieux solidariser les éléments d'un conduit, abri ou autre et faciliter la réalisation par des points, on peut éventuellement prévoir en plus des câbles de précontrainte formant cerclage, des câblés ou barres de précontraintes reliant entre eux des éléments longitudinaux adjacents dans le sens de la longueur les uns des autres. Ces câbles ou barres peuvent relier entre eux chacun au moins deux éléments consécutifs, par exemple, un élément peut être relié à l'élément qui le suit par un jeu ce câbles ou barres,et à l'élément qui le précède par un jeu analogue, ce qui permet d'opérer la précontrainte de façon progressive à mesure de l'avancement de la pose. On peut prévoir aussi que chaque câble ou barre de précontrainte relie entre eux trois éléments consécutifs ou même plus .

Claims: Tubular hollow structure of large cross-section, buried under an embankment, consisting of assembly on the site of prefabricated components (A1, A2, A3) prepared in advance and joined to each other along lengthwise joints (JL1, JL2) and transverse joints (JT1, JT2), parallel and perpendicular respectively to the axis of the structure, this structure comprising, in cross-section, four components, respectively two side components (A2) placed on either side of a raft (A3) and on which rests an upper component (A1), each side component (A2) comprising a substantially vertical side wall resting on the ground through the intermediacy of a stabilising component (41) with a planar lower face and intended to allow the said side component (A2) to stand up straight by itself, while supporting an upper component (A1), wherein the structure consists of tubular sections placed end to end, each comprising an upper component (A1) forming a vault curved in a circular arc, resting on the upper edges of the side walls of two side components (A2) and being joined to the latter tangentially so that the said section has a cross-section of substantially cylindrical shape in its upper part and with a flattened base, the prefabricated components (A1, A2, A3) are placed so that the lengthwise joints (JL1, JL2) between components of the same single section are in the extension of each other on either side of each transverse joint (JT1, JT2) between two successive sections, and, in order to produce a structure, the prefabricated components (A1, A2, A3) are first of all placed so as to permit a limited relative movement of the adjacent components, then assembled together definitively and rigidly, at least along two lengthwise joints (JL2) when the surrounding terrains and the whole structure have stabilised, so that the said structure, in its definitive form, constitutes a homogeneous and integral whole. Tubular hollow structure according to Claim 1, characterised in that, at least the side components and the raft being made of reinforced concrete, the outermost parts (f2, 22) of the reinforcements of the said components (A2, A3) are allowed to project during the moulding and, when the side components (A2) are placed on either side of the raft (A3), a gap (23) is left, between the lateral sides of this raft and the base of the side components (A2), into which the said outermost parts (f2, 22) of the reinforcements extend, the latter being embedded in a sealing mortar cast in the said gap (23), use being made of appropriate shuttering components, so as to produce the definitive and rigid assembly of the components at least along the lower lengthwise joints (JL2). Hollow structure according to either of the preceding claims, characterised in that each side component (A2) has the shape of a curved wall connected tangentially at its upper end to the vault component (A1) and in its lower part to the raft (A3). Hollow structure according to Claim 1, characterised in that the stabilising components (41) consist of volumes of cross-section of overall triangular shape, forming an integral part with the side component (A 2 , 4) and having a horizontal planar surface approximately level with the bottom of the structure, an approximately vertical planar face and a face which exactly fits that of the side wall (A 2 , 4). Hollow structure according to one of the preceding claims, characterised in that the stabilising components (41) are noncontinuous and are set up here and there along the structure. Hollow structure according to Claim 5, characterised in that the stabilising components (41) are secured by bolting, welding or other means to the side component (A 2 , 4). Hollow structure according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the stabilising components (41) are obtained by moulding at the same time as the side components (A 2 , 4). Hollow structure according to one of the preceding claims, characterised in that, at least along the upper lengthwise joints (JL 1 ) between the upper component (A 1 ) and the side components (A 2 ), the side bounding surfaces of the said components have shapes which enable them to absorb the reactions in a direction perpendicular to the cross-section profile of the conduit. Hollow structure according to Claim 8, characterised in that the side surfaces (71) (72) bounding the components (A 1 ) (B 1 ) bearing on each other are inclined relative to the plane perpendicular to the cross-section profile of the conduit. Hollow structure according to Claim 8, characterised in that the side surfaces (79, 80) bounding the components (A 1 ) (B 1 ) bearing on each other form hollow or projecting parts placed in the corresponding edge regions and capable of interacting by coupling of shapes and/or forces to create the necessary lengthwise and/or transverse joints. Hollow structure according to one of Claims 8 to 10, characterised in that the lengthwise joints (JL 1 ) between the components (A 1 , B 1 ) bearing on each other comprise two ribs (73, 74) arranged along the corresponding edges of two components (A 1 , B 1 ) to be joined respectively and a plurality of clamping means (75) bearing on the said ribs and distributed over the entire length of the components (A 1 , B 1 ). Hollow structure according to Claim 11, characterised in that the said clamping means are clips. Hollow structure according to Claim 12, characterised in that the clips are secured with the aid of rigid or elastic members fitted sleeve-fashion between the inner surface of the clip and the corresponding flank of the rib. Hollow structure according to Claim 12, characterised in that the clips are secured on the ribs by rigid distortion of the clips themselves. Hollow structure according to one of the preceding claims, characterised in that, in order to ensure the sealing of the conduit under pressure, sealing fittings which have a profiled cross-section corresponding to the edges of the lengthwise and transverse joints are placed between the said edges. Hollow structure according to one of the preceding claims, characterised in that, to ensure the sealing of the conduit under pressure, in the cases where the components are made of weldable or sealable materials, the lengthwise and transverse joints are made by addition of weldable or sealable material corresponding to the nature of the components. Hollow structure according to one of the preceding claims, characterised in that, for the assembly of two adjacent components one of the components (A 1 ) is provided with a shoulder (47) pierced by at least one hole (48) in which a rod (49) is inserted, bearing at one end on the shoulder (47) and whose other end is secured to the adjacent component (A 2 ). Hollow structure according to one of the preceding claims, characterised in that, after the components of the various sections of the structure are placed, they are connected together in the lengthwise and/or transverse direction by prestress members. Hollow structure according to Claim 18, characterised in that each component is connected to the component which follows it by a set of prestress cables or bars and to the component which precedes it by another set of prestress cables or bars. Hollow structure according to one of the preceding claims, characterised in that it is covered with a leakproof coating or lining (50) integrally attached or otherwise to the components of the structure. Hollow structure according to Claim 20, characterised in that the internal coating forms a sacrificial shuttering part for the components of the structure. Hollow structure according to Claim 20, characterised in that the coating (50) is made of a weldable or adhesively bondable material and that at the joints between components the adjacent parts of the coating (50) are connected by flat members made of a material which is compatible with that of the coating (50) and are welded or adhesively bonded to the latter. Hollow structure according to one of the preceding claims, characterised in that it has a mixed structure made up partly of components made of a first material and partly of components made of a second material. Hollow structure according to Claim 23, characterised in that the components (A 2 , A 3 ) of the lower part of the cross-section of the conduit are made of cast concrete and the upper component (A 1 ) is a thin component made of metal or plastic, reinforced or otherwise, prefabricated in a factory. Hollow structure according to one of the preceding claims, characterised in that the prefabricated components (A 1 , A 2 , A 3 ) are given a thickness which may vary as a function of the change in the applied stresses.

Inventors: MATIERE MARCEL, MATIERE, MARCEL, Matière, Marcel
Applicants: MATIERE MARCEL, MATIERE, MARCEL
Application year: 1982
Main classification: F16L9
IPC codes: E04H9, E21D11, F16L9, E04H7