Treillis porteur tridimensionnel en béton et procédé pour réaliser ce treillis

Abstract

 Ce treillis est constitué d'un assemblage de blocs préfabriqués par moulage, chaque bloc comportant un noyau et une pluralité de bras qui rayonnent à partir du noyau, chaque bras présentant au moins un logement longitudinal débouchant à l'extrémité libre du bras, les bras étant assemblés deux à deux en alignement pour constituer les barres du treillis, les logements des bras assemblés étant alignés et contenant une armature métallique commune, la zone de jonction des bras assemblés étant entourée par un manchon d'étanchéité lesdits logements étant remplis de mortier durci, et ledit treillis étant serré par des càbles de précontrainte qui passent à l'extérieur des barres du treillis et qui sont fixés à des noeuds du treillis.
L'invention s'applique à la construction de structures en béton.

Description

[0001] La présente invention concerne des constructions en béton.

[0002] Un but de l'invention est de fournir une construction en béton apte à constituer une embase ballastable pour une plate-forme en mer.

[0003] Un autre but de l'invention est de fournir une construction en béton apte à constituer un treillis porteur tridimensionnel.

[0004] On connaît des embases en béton ballastables de plates-formes en mer constituées par des parois pleines en béton. Ces embases peuvent convenir pour des plates-formes destinées à des mers froides car elles ont une résistance suffisante pour résister à la pression des glaces qui peut être très importante mais elle présente l'inconvénient d'avoir un poids très élevé. On a cherché à réduire ce poids en utilisant des bétons légers mais cette solution est très coûteuse et ne donne pas toute satisfaction.

[0005] La présente invention vise à fournir une embase qui puisse être en béton normal, qui offre une résistance maximale et qui cependant soit d'un poids raisonnable.

[0006] L'embase de la présente invention est essentiellement constituée par un volume formé par un treillis tridimensionnel rigide en barres de béton assemblées en des noeuds en béton, certains noeuds étant reliés entre eux par des câbles de serrage qui passent à l'extérieur des barres et qui traversent éventuellement des noeuds intermédiaires, ces câbles réalisant une précontrainte tridimensionnelle de l'ensemble du treillis, l'embase comprenant des moyens pour rendre étanches à l'eau les côtés et le fond du treillis.

[0007] On connaît le concept d'un treillis tridimensionnel en béton mais on n'a pas, jusqu'à présent, utilisé un tel treillis pour l'application spécifique envisagée ci-dessus en combinaison avec des câbles de précontrainte de l'ensemble du treillis et en combinaison avec des côtés et un fond étanches.

[0008] D'autre part, on ne connaît pas, jusqu'à présent, une technique industrielle permettant de réaliser un treillis en béton dans des conditions acceptables et un but de l'invention est également de fournir une telle technique et de l'appliquer aussi bien à la réalisation d'une embase de plate-forme qu'à tout autre réalisation.

[0009] Selon l'invention, le treillis est constitué d'un assemblage de blocs préfabriqués par moulage, chaque bloc comportant un noyau et une pluralité de bras qui rayonnent à partir du noyau chaque bras présentant au moins un logement longitudinal débouchant à l'extrémité libre du bras, les bras étant assemblés deux à deux en alignement pour constituer les barres du treillis, les logements des bras assemblés étant alignés et contenant une armature métallique commune, la zone de jonction des bras assemblés étant entourée par un manchon d'étanchéité, lesdits logements étant remplis de mortier durci, et ledit treillis étant serré par des câbles de précontrainte qui passent à l'extérieur des barres du treillis et qui sont fixés à des noeuds du treillis.

[0010] On décrira ci-après des réalisations conformes à la présente invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel :

- la figure 1 est une demi-coupe verticale d'une embase de plate-forme conforme à l'invention ;

- la figure 2 est un ensemble de plans de coupe horizontaux de l'embase à différents niveaux ;

- la figure 3 est un schéma d'un bloc de constitution du treillis de l'embase ;

- la figure 4 est un schéma d'assemblage de deux bras pour réaliser une barre du treillis ;

- la figure 5 est un schéma d'une pyramide de fond de l'embase,

- la figure 6 est un schéma d'une partie de façade latérale de l'embase ;

- la figure 7 est une perspective d'une variante de réalisation d'un bloc préfabriqué et d'une partie d'embase constituée au moyen de ces blocs,

- la figure 8 représente une autre variante de réalisation d'un bloc préfabriqué conforme à l'invention,

- la figure 9 est une perspective d'une partie d'embase selon une variante de réalisation de l'invention sur laquelle on a représenté une partie de façade, et

- la figure 10 est un schéma illustrant des câbles de précontrainte de l'embase.

[0011] L'embase de plate-forme représentée sur les figures 1 et 2 est une embase hexagonale dont l'arête est de 72 m. Cette embase est constituée d'un treillis qui est muni d'une façade étanche et qui comporte un fond étanche. Selon l'invention, le treillis est constitué de barres en béton assemblées en des noeuds et la façade latérale de ce treillis constitue des plans inclinés sur lesquels s'appuie la façade de l'embase.

[0012] Il est commode de constituer le treillis par un assemblage de tétraèdres réguliers, les noeuds constituant les sommets des tétraèdres et les barres étant disposées selon les arêtes des tétraèdres.

[0013] Dans cet assemblage de tétraèdres, on peut distinguer des plans inclinés où les barres forment une mosaïque de triangles équilatéraux et des plans inclinés où les barres forment une mosaïque de carrés.

[0014] On peut aussi distinguer des plans horizontaux où les barres forment une mosaïque de triangles équilatéraux.

[0015] Dans la réalisation représentée, les barres du treillis forment des carrés dans des plans inclinés à 50-60°, forment des triangles équilatéraux dans des plans inclinés à 65-75° et forment des triangles équilatéraux dans des plans horizontaux.

[0016] De préférence, les côtés du treillis comprennent alternativement des plans où les barres du treillis forment des triangles équilatéraux ou isocèles et des plans où les barres du treillis forment des carrés ou des rectangles.

[0017] Le plan de coupe de la figure 1 est un plan vertical et la vue représente une moitié du plan de coupe.

[0018] Sur la figure 2, on a représenté des plans de coupe horizontaux. De fait, la figure 2 est divisée en six portions qui représentent chacune une fraction de coupe horizontale à un certain niveau. Par exemple, les repères 1, 2, 3, 4, 5, 6 représentent des plans de coupe aux niveaux o m, 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 25 m environ. Sur la fraction de la figure représentant le plan de coupe au niveau 0, on distingue le plan inférieur du treillis qui est constitué d'une mosalque de triangles équilatéraux A, B, C dont les côtés sont constitués par des barres du treillis et dont les sommets sont constitués par des noeuds du treillis.

[0019] Sur la fraction de la figure relative à une coupe par un plan horizontal au niveau + 5 m environ, on a représenté,par des hâchures, la partie de la façade latérale qui est située au-dessous du plan de coupe. On a agi de même pour le plan de coupe au niveau + 10 m environ et pour le plan de coupe au niveau + 25 m environ.

[0020] On notera que le plan de coupe de la figure ₁ est un plan suivant la ligne A-A de la figure 2.

[0021] On réalise le treillis par toute technique appropriée et on utilise de préférence la technique suivante.

[0022] Dans cette technique selon l'invention, on moule par moulage par injection dans un moule fermé des blocs comportant un noyau central et des bras qui rayonnent à partir du noyau. Le noyau est destiné à constituer un noeud du treillis et chaque bras est destiné à constituer une partie d'une barre du treillis.

[0023] On assemble deux à deux un bras d'un bloc et un bras d'un autre bloc, les deux bras étant disposés bout à bout pour constituer ensemble une barre du treillis. On réalise ainsi de proche en proche le treillis. Dans une réalisation préférée, on réalise d'abord une partie du niveau inférieur du treillis puis, en degradé, une partie du niveau placé au-dessus, et ainsi de suite jusqu'au niveau supérieur, les engins nécessaires pour la mise en place des blocs pouvant rouler sur le sol de l'endroit où l'on fait le montage. On complète ensuite de proche en proche chaque niveau.

[0024] On remarquera qu'il est possible de préfabriquer tous les blocs en atelier, ce qui est particulièrement avantageux dans le cas d'une plate-forme marine de type ballastable où il est nécessaire, habituellement, de réaliser la fabrication en cale sèche.

[0025] L'invention permet d'effectuer une grande partie du travail en dehors de la cale sèche, puisque seul l'assemblage des blocs est réalisé en cale sèche.

[0026] Pour assembler deux bras, on peut utili&er tout moyen approprié et, de préférence, on munit les deux bras, à la préfabrication, de deux logements qui déboucheront l'un en face de l'autre quand les bras seront disposés bout à bout, ces deux logements étant pourvus chacun d'un passage permettant d'introduire dans les logements du mortier et, simultanément, de vider l'air des logements. Pour le montage, on place dans les deux logements une armature commune, on entoure la jonction des deux bras par un manchon et on introduit du mortier dans les deux logements jusqu'à la prise. Le manchon assure l'étan- ^chéité latérale. On utilise de préférence un manchon en matériau thermorétractable.

[0027] On notera que le mortier qui remplit les logements peut constituer entre les faces en regard des deux bras un joint plus ou moins épais agissant comme un vérin entre les deux bras. Ce joint J plus ou moins épais permet de positionner à la demande les deux blocs préfabriqués l'un par rapport à l'autre et il en est de même de proche en proche pour tous les blocs. On peut ainsi facilement régler les positions des noeuds, ce qui constitue un avantage très important de la technique de l'invention.

[0028] La figure 4 est un schéma expliquant la technique d'assemblage de deux bras, comme décrit ci-dessus. Sur ce schéma, les bras sont repérés 14,14', les noyaux correspondant 15,15', les logements correspondants 16,16', les passages des logements 17,17', le manchon 18 et l'armature 19.

[0029] Dans un exemple typique, les bras sont des barreaux dont la section droite s'inscrit dans un cercle de diamètre 20 à 100 cm et . qui ont une longueur de 2 à 10 mètres. On donne la préférence aux barreaux de section circulaire dont le diamètre est compris dans la gamme 30-80 cm et on utilise, de préférence, pour l'assemblage des bras, un mortier ayant une haute résistance à la compression, de l'ordre de 600 à 1 000 bars.

[0030] De préférence, chaque bras constitue une demi-barre.

[0031] Ce choix préféré, qui permet une fabrication extrêmement rationnelle n'est pas limitatif et, dans des variantes de réalisation, les bras constituent des fractions de barre différentes d'une moitié.

[0032] D'autre part, on peut réunir deux bras par un élément intermédiaire au lieu de les réunir directement. Par exemple, si chaque bras constitue un tiers de barre, on réunit les deux bras par un élément intermédiaire qui constitue lui-même un tiers d'une barre.

[0033] L'ensemble du treillis est serré par des câbles qui réalisent une précontrainte tridimensionnelle. Ces câbles sont fixés en leurs extrémités à des noeuds du treillis.

[0034] Dans un exemple typique, un câble rencontre alternativement, et de façon répétée, une barre de treillis qu'il croise sensiblement en son milieu et orthogonalement, et un noeud du treillis qu'il traverse.

[0035] La figure 3 du dessin joint représente, à titre d'exemple uniquement, un bloc constitué d'un noyau 1 d'où rayonnent 12 bras (2-13) qui constituent chacun une demi-barre du treillis.

[0036] Dans le treillis des figures 1 et 2, on trouve ainsi des blocs à huit bras, des blocs à neuf bras et des blocs à douze bras.

[0037] Les blocs situés sur les plans d'extrémité du treillis, c'est-à-dire les plans qui constituent le fond, les côtés et le dessus du treillis, ont un nombre de bras inférieur, comme on le comprend.

[0038] Le fond et les côtés de l'embase sont rendus étanches.

[0039] Le fond étanche est, de préférence, constitué par une mosaïque de pyramides, ce qui permet de s'enfoncer à la demande dans le sol sous-jacent à l'emplacement définitif de la plate-forme.

[0040] La figure 5 est une perspective qui montre un élément de la pyramide dans l'un des tétraèdres du treillis.

[0041] La pyramide et le tétraèdre ont une base commune DEF mais le sommet G du tétraèdre est au-dessus du sommet H de la pyramide. Pour construire la pyramide, il est commode de faire en sorte qu'une partie de chaque face de la pyramide vienne de moulage avec le noeud correspondant du treillis. Par exemple, une moitié de la face DHE viendra de moulage avec le noeud D et l'autre moitié de la face DHE viendra de moulage avec le noeud E.

[0042] Les deux moitiés sont assemblées ensuite par tout procédé approprié et, par exemple, par une technique analogue à celle qui permet l'assemblage de deux bras pour former une barre.

[0043] Ainsi, les pyramides du fond de l'embase sont montées en même temps que sont montés les noeuds du niveau inférieur du treillis.

[0044] La façade de l'embase est de préférence une façade gaufrée en béton. Pour
réaliser cette façade (figure 6), il est commode de préfabriquer des dièdres en béton constitués de deux plans P1 P2 et de solidariser ces plans avec les barres de la surface du treillis contre laquelle est appliquée la façade. Il est donc avantageux que dans cette surface les barres du treillis constituent des rectangles qui s'étendent dans la hauteur de la surface du treillis et les parois P1, P2 sont solidarisées de façon étanche avec les barres b situées le long des grands côtés du rectangle et ainsi de proche en proche.

[0045] Les figures 7 à 10 représentent des variantes de réalisation conformes à l'invention.

[0046] Sur la figure 7, le bloc moulé est constitué d'un noyau central sphérique 15 d'où rayonnent des bras cylindriques 14. On a représenté à droite du bloc une partie d'un treillis constitué au moyen de ces blocs et on voit sur ce treillis les manchons 18 qui sont montés sur les barres du treillis.

[0047] Sur la figure 8, on a représenté une autre variante de réalisation d'un bloc de treillis.

[0048] Sur la figure 9, on a représenté une partie d'un treillis. Les barres du treillis qui se trouvent dans les plans sous-jacents à la façade sont disposées suivant les côtés de carrés Q et suivant les côtés de carrés Q et suivant les côtés de triangles T qui, éventuellement, dessinent des trapèzes. Ces dispositions ne sont pas limitatives et sont données seulement à titre d'exemple. Sur la figure 9, on a également représenté une partie d'un treillis. Les barres du treillis qui se trouvent dans les plans sous-jacents à la façade sont disposées suivant les côtés de carrés Q et suivant les côtés de triangles T qui éventuellement dessinent des trapèzes. Ces dispositions ne sont pas limitatives et sont données seulement à titre d'exemple. Sur la figure 9, on a également représenté une partie de la façade latérale..Dans cet exemple, cette façade latérale est constituée de portions de façade. En fait, chaque portion de façade est solidaire de l'un des tétraèdres du treillis et les différentes portions de façades sont rendues jointives de proche en proche par du mortier ou du béton rapporté.

[0049] La figure 10 est une vue simplifiée montrant schématiquement deux câbles de précontrainte 20,21.

[0050] Le câble de précontrainte 20 est rectiligne et ses extrémités sont fixées à deux noeuds 22,23 du treillis. Le câble croise plusieurs barres du treillis telles que les barres 24,25 mais reste à l'extérieur des barres. Le câble de précontrainte 21 est également attaché à ses deux extrémités à des noeuds 26,27 du treillis mais ce câble n'est pas rectiligne et il est dévié par des noeuds du treillis tels que les noeuds 28,29. Le noeud 28 est pourvu d'une gorge 30 et le noeud 29 est pourvu d'un passage interne 31 pour dévier le câble 21. Une partie seulement des bras de ces noeuds est représentée sur le dessin.

[0051] L'invention n'est pas limitée à une disposition géométrique spécifique des barres mais, de préférence, les barres des faces latérales du treillis sont disposées selon les côtés de triangles équilatéraux ou isocèles et/ou selon les côtés de rectangles ou de carrés.

[0052] Dans la réalisation représentée, les faces latérales sont des plans inclinés par rapport à la verticale mais, dans d'autres réalisations, elles sont verticales.

[0053] Les côtés et le fond du treillis sont rendus étanches par tout moyen approprié. De préférence, on obtient l'étanchéité par une pluralité de parois en béton qui sont fixées de façon étanche ou qui sont d'une seule pièce avec les barres du treillis qui se trouvent dans les faces latérales et dans la face de fond du treillis. De préférence, les parois qui rendent étanche un côté du treillis sont disposées selon une disposition plissée, ce qui réduit les effets de la différence de température entre la partie de ce côté qui est dans l'eau et la partie de ce côté qui est au-dessus de l'eau. Une telle différence de température, qui dans les mers froides peut être de 50°C ou plus, pourrait provoquer des contraintes destructrices si les parois latérales étaient planes. Le terme "plissé" doit être compris comme un terme global qui englobe toutes configurations et toutes dimensions de plis.

[0054] L'invention s'applique notamment à la réalisation de structures en mer, y compris pour constituer des réservoirs.

Revendications

1. Construction en béton constituant un treillis tridimensionnel rigide en barres de béton assemblées en des noeuds, caractérisée en ce que le treillis est constitué d'un assemblage de blocs préfabriqués par moulage, chaque bloc comportant un noyau et une pluralité de bras qui rayonnent à partir du noyau, chaque bras présentant au moins un logement longitudinal débouchant à l'extrémité libre du bras, les bras étant assemblés deux à deux en alignement pour constituer les barres du treillis, les logements des bras assemblés étant alignés et contenant une armature métallique commune, la zone de jonction des bras assemblés étant entourée par un manchon d'étanchéité lesdits logements étant remplis de mortier durci, et ledit treillis étant serré par des câbles de précontrainte qui passent à l'extérieur des barres du treillis et qui sont fixés à des noeuds du treillis.

2. Construction en béton selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que certains au moins des bras constituent une moitié de barre.

3. Construction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les bras ont une longueur de 2 à 10 mètres et une section droite s'inscrivant dans un cercle dont le diamètre est de 20 à 100 cm.

4. Construction selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bras ont une section circulaire dont le diamètre est compris dans la gamme 30-80 cm.

5. Construction selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les manchons sont en matériau thermorétractable.

6. Construction selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que certains des câbles de précontrainte sont déviés par des noeuds du treillis.

7. Construction selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que certains au moins des câbles de précontrainte sont rectilignes.

8. Bloc moulé en béton pour réaliser une construction selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un noyau et des bras qui rayonnent à partir du noyau, chaque bras comportant au moins un logement longitudinal qui débouche à l'extrémité libre du bras et au moins un passage pour introduire du mortier dans ce logement ou pour extraire l'air du logement.

9. Bloc moulé en béton selon la revendication 8, caractérisé en ce que certains noeuds sont pourvus de gorges ou de passages pour le passage d'un câble de précontrainte.

10. Procédé pour réaliser une construction selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend la préfabrication de blocs selon la revendication 8 ou 9 et, de façon répétitive, les opérations consistant à : aligner un bras d'un bloc avec un bras d'un autre bloc après avoir introduit une armature commune dans les logements alignés, entourer la zone de jonction des deux bras alignés par un manchon d'étanchéité et injecter du mortier dans les logements desdits bras alignés pour remplir les logements et constituer à la demande un joint plus ou moins épais entre les deux bras.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le bloc est moulé par injection dans un moule fermé.

Dessins