FR2484355A1 - Hauban sous-marin - Google Patents

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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/06—Constructions, or methods of constructing, in water
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    • E02D29/067—Floating tunnels; Submerged bridge-like tunnels, i.e. tunnels supported by piers or the like above the water-bed
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads

Abstract

CET HAUBAN EST CONSTITUE PAR UNE SUCCESSION DE TIRANTS A EN BETON PRECONTRAINT ARTICULES LES UNS SUR LES AUTRES, ET SUR UNE PETITE PARTIE DE SA LONGUEUR A SON EXTREMITE SUPERIEURE, PAR UN CABLE D'ACIER C SURDIMENSIONNE, DE MANIERE A OBTENIR A LA FOIS UNE LONGUE DUREE DE SERVICE, ET UN FAIBLE PRIX DE REVIENT. APPLICATION AU FRANCHISSEMENT FERROVIAIRE OU ROUTIER D'UN BRAS DE MER.

Description

Hauban sous marin
L'invention concerne un hauban sous marin.
On a déja proposé d'utiliser de tels haubans, reliés à des corps morts ou à des corps d'ancrages enfouis, pour constituer l'ancrage d'un élément tel qu'un tunnel routier ou ferroviaire immergé en eau salée ou douce, cet élément flottant entre deux eaux avec un flottabilité en positive en permanence. Un tel ancrage a pour but de limiter ou d'empêcher les déplacements de cet élément, généralement dans toutes les directions, grâce à l'utilisation de plusieurs haubans.
Il est connu dans ce cas d'utiliser comme haubans des chaînes, ou de préférence des câbles d'acier mono ou multitorons qui présentent les inconvénients suivants
Ils nécessitent la mise en oeuvre de puissants moyens de protection contre la corrosion et ils sont soumis à des phénomènes de fatigue.
Ces moyens sont d1 autant plus coûteux que leur efficacité dure plus longtemps, de sorte qu'en général leur durée de vie ne peut être prolongée que grâce à des frais d'entretien importants.
La présente invention a pour but la réalisation d'un hauban sous marin permettant d'établir simplement des ancrages peu coûteux et de longue durée.
Elle a pour objet un hauban sous marin pour supporter sous liteau un effort de traction variable et permanent, caractérisé par le fait qu'il comporte - au moins un tirant en béton précontraint muni d'articulations à ses deux extrémités pour éviter l'apparition d'effort de flexion, la longueur de ce ou ces tirants formant au moins les deux tiers de la longueur du hauban, - et au moins une ligne souple à au moins une extrémité de ce ou ces tirants de manière à éviter l'application d'effort de compression sur ce ou ces tirants au cours de montage, et à faciliter le réglage de la longueur du hauban.
A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d' autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu un même élément est représenté swr plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence.
La figure 1 représente une vue en coupe d'un tunnel sous marin ancré à l'aide de haubans selon l'invention, avec vue d'une barge flottante ayant permis la mise en place de ces haubans.
La figure 2 représente une vue de côté partielle d'un hauban de la figure 1.
La figure 3 représente une vue en coupe longitudinale partielle, à échelle agrandie, d'une extrémité d'un tirant du hauban de la figure 2.
La figure 4 représente une vue en bout du tirant de la figure 3.
La figure 5 représente une vue en coupe d'un tirant supérieur du hauban de la figure 2.
La figure 6 représente une vue de côté de l'ancrage du tirant inférieur du hauban de la figure 2.
Les figures 7 et 8 représentent la barge flottante de la figure 1 au cours de deux étapes successives de la mise en place d'un hauban.
Le mode décrit de réalisation de l'invention est applicable à tous les ouvrages flottants en mer dit "offshore" par exemple le franchissement d'un bras de mer ou d'un estuaire par un tunnel. Des haubans K relient des corps morts M, ou des corps d'ancrage enfouis, à des portiques immergés en forme de poutres de béton armé horizontales sous lesquelles est fixé le tunnel en béton T. Ce tunnel est étanche et rempli d'air, de sorte qu'il présente une forte flottabilité positive, c' est-à-dire qu'il tend à remonter à la surface de l'eau. Les haubans K l'en empêchent et fixent sa position aussi bien en hauteur que latéralement, certains de ces haubans étant inclinés.
Conformément à l'invention chaque hauban est essentiellement constitué par l'assemblage de tirants rigides successifs A, constitués de béton précontraint (A) de section carrée ou circulaire. Ces tirants sont équipés à chacune de leurs extrémités d'une articulation (R) qui a pour but de relier deux tirants (A) successifs en permettant une rotation et en assurant la continuité de 11 effort de traction.
Si l'on appelle OY la direction du tirant, l'une des extrémités du tirant (A) est équipée d'une articulation (R) permettant la rotation dans un plan XOY et l'autre extrémité est équipée d'une articulation (R) permettant une rotation dans un plan perpendiculaire YOZ.
Les articulations R sont fixées au béton par les propres armatures actives B du tirant en béton précontraint.
Plus précisément, chaque articulation R comporte pour chaque tirant - une platine E appliquée contre l'extrémité du béton du tirant par des armatures actives longitudinales prétendues B disposées dans le béton du tirant et assurant par l'intermédiaire de cette platine une précompression longitudinale de ce béton, - et au moins un flasque G fixé à cette platine, - un axe d'articulation H coopérant avec ce flasque G pour permettre la rotation du tirant dans un plan perpendiculaire à cet axe.
Les têtes d'ancrages des armatures de précontraintes B sont protégées de la corrosion par du béton N ("béton de cachetage de seconde phase") d'autres moyens étant évidemment utilisables tels que l'application de résines ou autres produits, ou éventuellement une protection cathodique
La partie supérieure du dernier tirant A à l'extrémité supérieure du hauban est équipée d'un câble toronné C de type sous-marin qui assurera une liaison sans rigidité au portique P. Le câble est scellé au dernier tirant A par une pièce S de type connu. Une traction préalable est appliquée au montage des haubans à l'aide de ce câble dont l'extrémité supérieure est fixée ensuite de manière classique au portique P.
Le câble toronné peut être remplacé par une channe.
En service, en présence d'une flottabilité du corps flottant variable mais toujours positive, les haubans assurent en permanence un effort de traction variable.
La variation de l'effort de traction est due à des actions verticales et horizontales appliquées au corps flottant. Ces actions sont dues
- aux courants
- à la houle - aux surchages appliquées au corps flottant, etc
Les articulations dans les deux plans normaux XOY et YOZ permettent de diminuer considérablement les sollicitations de flexion appliquées à la ligne de haubans ces sollicitations étant dues aux actions hydrodBlamiques des courants et houles.
Le câble C permet au montage la mise en tension préalable et le réglage en altitude.
Les armatures actives B du tirant A assurent en permanence, quelque soit l'effort de traction extérieur, une compression du béton afin d'éviter toute fissuration et tout décollement entre le béton A et les articulations R.
Pour la mise en oeuvre le processus décrit ci-après est donné à titre d'exemple
Les tirants A sont exécutés et transportés horizontalement équipés de leurs articulations d'extrémité R.
Sur une barge 10 portant les tirants et le corps mort M, ce corps est d' sabord accroché, par exemple par l'intermédiaire d'une jonction type cardan RC, au premier tirant A qui est redressé puis descendu verticalement dans l'eau à l'aide d'une grue 12. Au niveau de la barge le second tirant A est accroché au premier puis redressé et descendu de sa propre hauteur et ainsi de suite jusqu'au repos du corps mort sur le fond.
Les haubans inclinés sont d'abord mis en place verticalement et leur inclinaison définitive est obtenue ensuite par déplacement en surface de la barge.
L'alignement des tirants est réalisé par mise en tension à l'aide d'un vérin annulaire non représenté prenant appui sur le portique P.
L'invention apporte notamment des avantages suivants
- pérennité
- longueur quasi invariable
- poids
- économie
Un premier avantage est la pérennité
Les câbles toronnés de type marine ne sont pas assurés généralement par les fabricants pour plus de 10 ans. Le béton précontraint, toujours comprimé, a une durée de vie très grande dans l'eau.
Le câble supérieur toronné C nécessaire selon l'invention, est surdimensionné, ce qui augmente à la fois sa durée et son coût au mètre, mais son prix reste moderé car il est très court, 5 m environ.
Les pièces métalliques, articulations de faible surface, sont aussi surdimensionnées et traitées spécialement contre la corrosion.
Un deuxième avantage est la longueur quasi invariable : sous un même effort de traction l'allongement des éléments en béton est beaucoup plus faible que celui d'un câble toronné (environ 4 fois) ce qui est important pour minimiser les déplacements et déformations d'un élément tel que le tunnel T.
Le poids constitue un troisième avantage de l'invention. Le poids des éléments en béton, non négligeable allège d'autant celui des corps morts à mettre en oeuvre ou réduit l'importance des ancrages à réaliser dans le sol.
Le hauban selon l'invention présente enfin un avantage d'économie pour une meme force de traction admissible le coût de haubans en béton est largement inférieur (souvant deux ou trois fois inférieur) à celui d'un câble toronné de longueur égale.
L'invention est particulièrement intéressante dans le cas ou la longueur de hauban sous marin est comprise entre 70m (ou 50m si le fond se prête mal à l'implantation de piles) et 1000m environ, le nombre maximal de haubans étant de préférence choisi pour et que la traction sur chaque hauban soit comprise entre 200 et 1000 tonnes.
Chaque tirant semble devoir avoir une longueur comprise entre 20m et 70m.
Dans le cas d'une traction maximale de 800 tonnes la section de béton (qualité béton précontraint) peut être de 60 cm au carré avec comme armatures actives 8 câbles toronnés de diamètre 15 mm prétendus à 130 tonnes chacun, une frette hélicoldale F d'armature passive à chaque extrémité et quelques cadres d'armatures passives W en rond à béton sur toute la longueur du tirant.

Claims (5)

REVENDICATIONS
1/ Hauban sous marin pour supporter sous l'eau un effort de traction variable et permanent, caractérisé par le fait qu' il comporte - au moins un tirant (A) en béton précontraint muni d'articulations (R) à ses deux extrémités pour éviter l'apparition d'effort de flexion, la longueur de ce ou ces tirants formant au moins les deux tiers de la longueur du hauban, - et au moins une ligne souple (C) à au moins une extrémité de ce ou ces tirants, de manière à éviter l'application d'effort de compression sur ce ou ces tirants au cours de montage, et à faciliter le réglage de la longueur du hauban.
2/ Hauban selon la revendication 1, reliant un ancrage au fond à un élément flottant entre deux eaux, caractérisé par le fait que ladite ligne souple est disposée à l'extrémité supérieure du hauban de manière à permettre le réglage de la longueur du hauban à cette extrémité supérieure.
3/ Hauban selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite articulation à 1' extrémité inférieure du tirant inférieur est une articulation (RC) permettant des rotations autour de deux axes perpendiculaires.
4/ Hauban selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu' il comporte au moins trois dits tirants (A) reliés bout à bout par lesdites articulations (R), - l'articulation (R) à l'extrémité supérieure de chaque tirant (A) intermédiaire permettant une rotation dans un plan perpendiculaire à celui de la rotation permise par l'articulation (R) à l'extrémité inférieure de ce même tirant.
5/ Hauban selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacune desdites articulations (R) comporte, pour chaque tirant, - une platine E appliquée contre 1' extrémité du béton du tirant par des armatures actives longitudinales (B) disposées dans le béton du tirant et assurant par l'intermédiaire de cette platine une précompression longitudinale de ce béton, - et au moins un flasque (G) fixé à cette platine, - un axe d'articulation (H) coopérant avec ce flasque (G) pour permettre la rotation du tirant dans un plan perpendiculaire à cet axe.
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