EP0522912B1 - Joint d'étanchéité profilé en élastomère pour voussoir de tunnel - Google Patents

Joint d'étanchéité profilé en élastomère pour voussoir de tunnel Download PDF

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EP0522912B1
EP0522912B1 EP19920401754 EP92401754A EP0522912B1 EP 0522912 B1 EP0522912 B1 EP 0522912B1 EP 19920401754 EP19920401754 EP 19920401754 EP 92401754 A EP92401754 A EP 92401754A EP 0522912 B1 EP0522912 B1 EP 0522912B1
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EP
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gasket
longitudinal
face
groove
cheeks
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EP19920401754
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German (de)
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EP0522912A1 (fr
Inventor
Olivier Colin
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Joint Francais SNC
Original Assignee
Joint Francais SNC
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
    • E21D11/385—Sealing means positioned between adjacent lining members

Definitions

  • the invention relates to a profiled elastomeric seal intended to be laid and fixed, in particular by gluing, in a peripheral groove of a tunnel segment or the like.
  • the segments are segments of tube, having a rounded shape and a substantially rectangular or square outline comprising a peripheral groove in which a seal is mounted.
  • the peripheral grooves of the segments generally have a trapezoidal section.
  • the seals intended to be mounted in these grooves therefore generally comprise two parallel flat faces which are connected together by inclined sides, one of these faces being intended to be applied to the bottom of the peripheral groove of the segment , the inclined flanks being applied to the flanks of the groove of the segment, and the other face of the joint being intended to be applied to the corresponding face of a similar joint mounted in the peripheral groove of an adjacent segment.
  • longitudinal grooves and / or channels are formed in the joint and constitute voids allowing the compression and the crushing of the joint in the peripheral groove of the segment when the segments are assembled to each other.
  • a seal for this fate is known from European patent application EP-A-0 414 617
  • the subject of the invention is a seal meeting these criteria.
  • the invention also relates to a joint of this type, which allows a saving of material compared to the joints of the prior art, and which is also simpler to manufacture.
  • a profiled elastomer seal for tunnel segments or the like comprising two substantially parallel faces, one of which is intended to be applied to the bottom of a peripheral groove of the segment and the another is intended to be applied to the corresponding face of a similar joint of an adjacent segment, oblique flanks connecting the two faces together, and longitudinal channels formed inside the joint and delimited by longitudinal jambs of support on the bottom of the groove of the segment, characterized in that said other face of the joint has longitudinal undulations whose vertices are substantially in line with said longitudinal channels and whose hollows are substantially in line with the support legs.
  • This characteristic of the joint according to the invention is favorable to sealing, in particular when the joints of two adjacent segments are not perfectly aligned and superimposed on each other, which very often happens in practice.
  • the corrugations of a joint tend to engage by complementarity of form in the corrugations of the adjacent joint, the tops of the corrugations of a joint being received in the hollows of the corrugations of the other joint , which also makes it possible to avoid or at least reduce the tendency of one joint to slip relative to the other.
  • the amplitude of said undulations is a small fraction of the height of the joint in cross section, typically of the order of 10% of this height, or less.
  • the longitudinal legs extend between the two faces of the joint obliquely with respect to a median longitudinal plane of symmetry, perpendicular to the face of the applicable joint on the bottom of the groove of the segment.
  • Two consecutive longitudinal jambs of the joint have substantially equal obliquities but in opposite directions relative to the plane of symmetry.
  • the longitudinal legs forming the inclined sides of the joint converge from the face of the applicable joint on the bottom of the segment groove.
  • This particular arrangement of the longitudinal legs of the joint ensures a substantially uniform behavior of the joint during its compression in the peripheral groove of the segment.
  • the face of the seal applicable on the bottom of the groove of the segment forms a continuous sole connecting the abovementioned longitudinal legs of the seal to one another.
  • This sole connecting the longitudinal legs prevents the latter from lying down during the compression of the joint, it closes the bubbles or cavities which may be formed in the bottom of the peripheral groove of the segment, which avoids the operations of taking up these grooves, and it increases the bonding surface of the joint in the groove and thus allows a better resistance of the joint to deformation and to extrusion or creep. under the combined effects of the compression forces of the joint, the pressure of the fluid and the stresses due to small positioning faults of the segments relative to each other.
  • At least one of the sides of the joint comprises a sealing lip applicable on the corresponding side of the groove of the segment.
  • This sealing lip is subjected to the pressure of the fluid in respect of which it is necessary to ensure sealing, and is applied by this pressure to the side of the groove of the segment, thereby reinforcing the sealing imparted by the seal.
  • the segment 10 is made of concrete, but could also be metallic. Its rectangular or square outline has a trapezoidal-shaped peripheral groove, with a flat bottom 12 and inclined sides 14, in which is mounted a seal 16 profiled in elastomer having a flat face 18 which is applied and glued to the flat bottom. 12 of the groove of the segment, and a substantially parallel face 19 comprising longitudinal undulations, which is connected to the flat face 18 by inclined sides 20.
  • These inclined flanks 20 comprise, on the side of the flat face 18 of the joint, a sealing lip 22 cooperating with the corresponding inclined flank 14 of the groove of the segment, this sealing lip 22 comprising an oblique face 24, connected to the flat face 18 of the seal and applicable on the side 14 of the groove, and a flat face 26, parallel to the flat face 18 of the seal and connected at the inclined flank 20 thereof.
  • the angles of the sides 14 of the groove of the segment with a perpendicular to the flat bottom 12 of the groove are for example between 12 and 35 °.
  • the longitudinal undulations of the other face 19 of the joint are rounded and have vertices 28 alternating with hollows 30, the vertices and hollows being for example formed by arcs of a circle, respectively convex and concave, interconnected by points d 'inflection.
  • the amplitude of these longitudinal undulations is relatively small compared to the total height of the joint, and can vary for example between 5 and 15% of this total height.
  • the seal according to the invention also comprises longitudinal channels 32, 34, some of which are in the shape of an arch with a rounded top located on the side of the corrugated face 19 of the seal and a flat base located on the side of the flat face 18 of the seal, and the other 34 of which are substantially triangular in shape with a concave rounded base situated on the side of the corrugated face 19 of the seal and with a vertex situated on the side of the opposite flat face of the seal.
  • These longitudinal internal channels 32 and 34 have a relatively large height, greater than half the total height of the joint, (for example of the order of 60% of this total height) and are delimited by longitudinal legs 36, 38 which are oblique to the median longitudinal plane 40 which is a plane of symmetry of the joint, perpendicular to the flat face 18 of this joint.
  • These longitudinal legs 36, 38 make the same angle in absolute value with this plane of symmetry 40 but this angle is reversed from one leg to the next leg.
  • the two outer legs 36 whose outer faces define the sides 20 of the joint, converge from the flat face 18 of the joint, while the two intermediate legs 38 are divergent from this flat face 18, in the example shown .
  • the legs 36, 38 are joined together by a sole 40 whose outer face forms the flat face 18 of the joint.
  • This face 18 thus extends substantially continuously over the entire flat bottom 12 of the groove of the segment, except possibly at the angles connecting together two rectilinear joint sections.
  • these angles can be molded from a hydro-swelling elastomer or having a lower hardness than that of the straight sections of joint. They may also have a smaller cross-sectional area than that of the joint sections.
  • the rounded tops 28 of the undulations of the face 19 of the joint and the corresponding rounded ends of the channels 32, 34 have concordant positions, the tops 28 of the undulations being in line with the rounded ends of the channels 32, 34, while the hollows 30 of the corrugations are in line with the longitudinal legs 38.
  • the formation of the hollows 30 of the undulations results in a saving of material which does not degrade the qualities of the joint, since these hollows 30 are formed substantially at the ends of the support legs 38, that is to say at the level of a relatively thick solid part of the joint.
  • the seals 16 of their peripheral grooves are in contact with one another and are compressed inside these peripheral grooves.
  • the tops of the corrugations of one come to lodge in the hollows of the corrugations of the other, which improves the sealing and prevents the sliding of a joint on the 'other.
  • the sealing lips 26 provided on the sides of the seals also contribute to improving the general sealing.
  • the joint according to the invention may comprise more than two channels 32 in the form of an arch and more than one channel 34 in the form of a triangle, the number of triangular channels 34 being one unit less than that of the channels 32 in the shape of an arch.

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Description

  • L'invention concerne un joint d'étanchéité profilé en élastomère destiné à être posé et fixé, notamment par collage, dans une gorge périphérique d'un voussoir de tunnel ou analogue.
  • Les tunnels ou puits de grandes dimensions sont en général formés d'éléments assemblés appelés voussoirs entre lesquels sont interposés des joints d'étanchéité. Les voussoirs sont des segments de tube, ayant une forme arrondie et un contour sensiblement rectangulaire ou carré comprenant une gorge périphérique dans laquelle est monté un joint d'étanchéité.
  • Lorsque les voussoirs sont assemblés pour former un tunnel ou un puits, leurs joints d'étanchéité sont en appui les uns sur les autres et sont comprimés dans les gorges, pour former une étanchéité à l'égard d'un fluide environnant et/ou d'un fluide contenu dans le puits ou tunnel ainsi formé.
  • Les gorges périphériques des voussoirs ont en général une section trapézoïdale. Les joints d'étanchéité destinés à être montés dans ces gorges comprennent donc en général deux faces plates parallèles qui sont raccordées entre elles par des flancs inclinés, l'une de ces faces étant destinée à être appliquée sur le fond de la gorge périphérique du voussoir, les flancs inclinés s'appliquant sur les flancs de la gorge du voussoir, et l'autre face du joint étant destinée à être appliquée sur la face correspondante d'un joint semblable monté dans la gorge périphérique d'un voussoir adjacent. En outre, des rainures et/ou des canaux longitudinaux sont formés dans le joint et constituent des vides permettant la compression et l'écrasement du joint dans la gorge périphérique du voussoir lorsque les voussoirs sont assemblés les uns aux autres. Un joint d'étanchéité de cette sort est connu de la demande de brevet européen EP-A-0 414 617
  • Ces joints sont indémontables après l'assemblage des voussoirs et doivent donc satisfaire à un certain nombre de critères afin d'assurer une étanchéité aussi complète que possible, sur une période de temps très importante.
  • L'invention a pour objet un joint répondant à ces critères.
  • L'invention a également pour objet un joint de ce type, qui permet une économie de matière par rapport aux joints de la technique antérieure, et qui est également de fabrication plus simple.
  • Elle propose, à cet effet, un joint d'étanchéité profilé en élastomère pour voussoir de tunnel ou analogue, comprenant deux faces sensiblement parallèles dont l'une est destinée à être appliquée sur le fond d'une gorge périphérique du voussoir et dont l'autre est destinée à être appliquée sur la face correspondante d'un joint semblable d'un voussoir adjacent, des flancs obliques reliant les deux faces entre elles, et des canaux longitudinaux formés à l'intérieur du joint et délimités par des jambages longitudinaux d'appui sur le fond de la gorge du voussoir, caractérisé en ce que ladite autre face du joint comporte des ondulations longitudinales dont les sommets sont sensiblement au droit desdits canaux longitudinaux et dont les creux sont sensiblement au droit des jambages d'appui.
  • Cette caractéristique du joint selon l'invention est favorable à l'étanchéité, notamment lorsque les joints de deux voussoirs adjacents ne sont pas parfaitement alignés et superposés l'un à l'autre, ce qui arrive très souvent dans la pratique. En effet, dans ce cas, les ondulations d'un joint tendent à s'engager par complémentarité de forme dans les ondulations du joint adjacent, les sommets des ondulations d'un joint venant se loger dans les creux des ondulations de l'autre joint, ce qui permet de plus d'éviter ou au moins de réduire la tendance au glissement d'un joint par rapport à l'autre.
  • En outre, la formation de ces ondulations sur la face du joint se traduit par une économie de matière, correspondant aux creux des ondulations, qui entraîne une diminution du coût du joint.
  • L'amplitude desdites ondulations est une faible fraction de la hauteur du joint en section transversale, typiquement de l'ordre de 10% de cette hauteur, ou moins.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, les jambages longitudinaux s'étendent entre les deux faces du joint obliquement par rapport à un plan longitudinal médian de symétrie, perpendiculaire à la face du joint applicable sur le fond de la gorge du voussoir.
  • Deux jambages longitudinaux consécutifs du joint ont des obliquités sensiblement égales mais de sens opposé par rapport au plan de symétrie.
  • Les jambages longitudinaux formant les flancs inclinés du joint sont convergents à partir de la face du joint applicable sur le fond de la gorge du voussoir.
  • Cette disposition particulière des jambages longitudinaux du joint assure un comportement sensiblement uniforme du joint lors de sa compression dans la gorge périphérique du voussoir.
  • Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la face du joint applicable sur le fond de la gorge du voussoir forme une semelle continue reliant entre eux les jambages longitudinaux précités du joint.
  • Cette caractéristique améliore largement les qualités du joint.
  • Cette semelle reliant les jambages longitudinaux évite que ces derniers se couchent lors de la compression du joint, elle obture les bulles ou cavités qui peuvent être formées dans le fond de la gorge périphérique du voussoir, ce qui évite les opérations de reprise de ces gorges, et elle augmente la surface de collage du joint dans la gorge et permet ainsi une meilleure tenue du joint à la déformation et à l'extrusion ou au fluage sous les effets conjugués des efforts de compression du joint, de la pression du fluide et des contraintes dues aux petits défauts de positionnement des voussoirs les uns par rapport aux autres.
  • Selon encore une autre caractéristique de l'invention, au moins un des flancs du joint comprend une lèvre d'étanchéité applicable sur le flanc correspondant de la gorge du voussoir.
  • Cette lèvre d'étanchéité est soumise à la pression du fluide à l'égard duquel il faut assurer l'étanchéité, et est appliquée par cette pression sur le flanc de la gorge du voussoir en renforçant ainsi l'étanchéité conférée par le joint.
  • D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence au dessin annexé, dans lequel la figure unique est une vue en coupe transversale d'un joint d'étanchéité selon l'invention, monté dans une gorge périphérique d'un voussoir.
  • Le voussoir 10, représenté au dessin, est réalisé en béton, mais pourrait également être métallique. Son contour rectangulaire ou carré comporte une gorge périphérique de forme trapézoïdale, à fond plat 12 et à flancs inclinés 14, dans laquelle est monté un joint d'étanchéité 16 profilé en élastomère comportant une face plate 18 qui est appliquée et collée sur le fond plat 12 de la gorge du voussoir, et une face sensiblement parallèle 19 comportant des ondulations longitudinales, qui est reliée à la face plate 18 par des flancs inclinés 20.
  • Ces flancs inclinés 20 comportent, du côté de la face plate 18 du joint, une lèvre d'étanchéité 22 coopérant avec le flanc incliné 14 correspondant de la gorge du voussoir, cette lèvre d'étanchéité 22 comprenant une face oblique 24, reliée à la face plate 18 du joint et applicable sur le flanc 14 de la gorge, et une face plate 26, parallèle à la face plate 18 du joint et reliée au flanc incliné 20 de celui-ci. Les angles des flancs 14 de la gorge du voussoir avec une perpendiculaire au fond plat 12 de la gorge, sont par exemple compris entre 12 et 35°.
  • Les ondulations longitudinales de l'autre face 19 du joint sont arrondies et présentent des sommets 28 alternant avec des creux 30, les sommets et les creux étant par exemple formés par des arcs de cercle respectivement convexes et concaves, reliés entre eux par des points d'inflexion. L'amplitude de ces ondulations longitudinales est relativement faible par rapport à la hauteur totale du joint, et peut varier par exemple entre 5 et 15% de cette hauteur totale.
  • Le joint selon l'invention comprend également des canaux longitudinaux 32, 34 dont les uns 32 sont en forme d'arche avec un sommet arrondi situé du côté de la face ondulée 19 du joint et une base plate située du côté de la face plate 18 du joint, et dont les autres 34 sont de forme sensiblement triangulaire à base arrondie concave située du côté de la face ondulée 19 du joint et à sommet situé du côté de la face plate opposée du joint.
  • Ces canaux internes longitudinaux 32 et 34 ont une hauteur relativement importante, supérieure à la moitié de la hauteur totale du joint, (par exemple de l'ordre de 60% de cette hauteur totale) et sont délimités par des jambages longitudinaux 36, 38 qui sont obliques par rapport au plan longitudinal médian 40 qui est un plan de symétrie du joint, perpendiculaire à la face plate 18 de ce joint. Ces jambages longitudinaux 36, 38 font un même angle en valeur absolue avec ce plan de symétrie 40 mais cet angle est inversé d'un jambage au jambage suivant. Les deux jambages 36 extérieurs dont les faces externes définissent les flancs 20 du joint, sont convergents à partir de la face plate 18 du joint, tandis que les deux jambages intermédiaires 38 sont divergents à partir de cette face plate 18, dans l'exemple représenté.
  • Cette disposition et la présence du canal triangulaire 34 entre les deux jambages intermédiaires 38 font que les jambages 36, 38 ont une épaisseur sensiblement constante.
  • Les jambages 36, 38 sont réunis entre eux par une semelle 40 dont la face extérieure forme la face plate 18 du joint. Cette face 18 s'étend ainsi de façon sensiblement continue sur tout le fond plat 12 de la gorge du voussoir, sauf éventuellement aux angles reliant entre eux deux tronçons rectilignes de joint.
  • De façon connue, ces angles peuvent être moulés en un élastomère hydrogonflant ou ayant une dureté inférieure à celle des tronçons rectilignes de joint. Ils peuvent également avoir une section d'aire inférieure à celle des tronçons de joint.
  • Dans le joint selon l'invention, les sommets arrondis 28 des ondulations de la face 19 du joint et les extrémités arrondies correspondantes des canaux 32, 34 ont des positions concordantes, les sommets 28 des ondulations étant au droit des extrémités arrondies des canaux 32, 34, tandis que les creux 30 des ondulations sont au droit des jambages longitudinaux 38. De cette façon, la formation des creux 30 des ondulations se traduit par une économie de matière qui ne dégrade pas les qualités du joint, puisque ces creux 30 sont formés sensiblement aux extrémités des jambages d'appui 38, c'est-à-dire au niveau d'une partie pleine relativement épaisse du joint.
  • Lorsque des voussoirs sont assemblés entre eux, les joints 16 de leurs gorges périphériques sont en appui les uns sur les autres et sont comprimés à l'intérieur de ces gorges périphériques. Lorsque deux joints ne sont pas exactement alignés et superposés, les sommets des ondulations de l'un viennent se loger dans les creux des ondulations de l'autre, ce qui améliore l'étanchéité et s'oppose au glissement d'un joint sur l'autre. Les lèvres d'étanchéité 26 prévues sur les flancs des joints contribuent également à améliorer l'étanchéité générale.
  • Bien entendu, le joint selon l'invention peut comprendre plus de deux canaux 32 en forme d'arche et plus d'un canal 34 en forme de triangle, le nombre de canaux 34 triangulaires étant inférieur d'une unité à celui des canaux 32 en forme d'arche.

Claims (11)

  1. Joint d'étanchéité profilé en élastomère pour voussoir de tunnel ou analogue, comprenant deux faces (18, 19) sensiblement parallèles dont l'une est destinée à être appliquée sur le fond (12) d'une gorge périphérique du voussoir (10) et dont l'autre est destinée à être appliquée sur la face correspondante d'un joint semblable d'un voussoir adjacent, des flancs obliques (20) reliant les deux faces entre elles, et des canaux longitudinaux (32, 34) formés à l'intérieur du joint et délimités par des jambages longitudinaux (36, 38) d'appui sur le fond de la gorge du voussoir, caractérisé en ce que ladite autre face (19) du joint comporte des ondulations longitudinales dont les sommets (28) sont sensiblement au droit des canaux longitudinaux (32, 34) et dont les creux (30) sont sensiblement au droit des jambages d'appui (38).
  2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites ondulations sont formées, dans la section transversale du joint, par des arcs de cercle convexes formant les sommets (28) précités, reliés à des arcs de cercle concaves formant les creux (30) précités.
  3. Joint selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'amplitude desdites ondulations est une faible fraction de la hauteur du joint en section transversale.
  4. Joint selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les jambages longitudinaux (36, 38) s'étendent entre les deux faces du joint obliquement par rapport à un plan longitudinal médian (40) de symétrie, perpendiculaire à la face (18) du joint applicable sur le fond de la gorge du voussoir.
  5. Joint selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux jambages longitudinaux (36, 38) consécutifs ont des obliquités sensiblement égales, mais de sens opposé par rapport au plan de symétrie (40).
  6. Joint selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les jambages longitudinaux (36) formant les flancs inclinés du joint sont convergents à partir de la face (18) du joint applicable sur le fond de la gorge du voussoir.
  7. Joint selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les jambages longitudinaux (36, 38) ont une épaisseur sensiblement constante.
  8. Joint selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux longitudinaux (32, 34) délimités par lesdits jambages ont une hauteur au moins égale à la moitié de la hauteur du joint.
  9. Joint selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux délimités par les jambages longitudinaux ont, en alternance, une forme d'arche à sommet arrondi orienté vers la face ondulée (19) du joint, et une forme sensiblement triangulaire à base arrondie orientée vers cette face ondulée (19) du joint.
  10. Joint selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa face (18) applicable sur le fond de la gorge du voussoir forme une semelle continue (40) reliant entre eux les jambages longitudinaux (36, 38).
  11. Joint selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un de ses flancs (20) comprend une lèvre d'étanchéité (22) applicable sur le flanc correspondant (14) de la gorge du voussoir.
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EP0522912A1 EP0522912A1 (fr) 1993-01-13
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