OA19565A - Procédé de fabrication, de manutention et d'utilisation des tuyaux d'assainissement en béton armé. - Google Patents

Abstract

L’invention est du domaine des Travaux Publics, plus précisément l’assainissement routier. C’est un procédé qui fournit toutes les indications nécessaires pour arriver à la fabrication industrielle d’ouvrages d’assainissement de section cylindrique d’un seul tenant, et non pas en éléments séparés d’un ou deux mètres de long qu’il faut assembler par la suite. Le procédé de fabrication et d’utilisation d’ouvrages d’assainissement cylindriques en béton armé, objet de la présente invention consiste en : - un coffrage de formes et dimensions précises, extensible dans le sens de sa longueur ; - un ferraillage bien précis, au double plan de la section des aciers, de la forme et du positionnement desdits aciers ; et - une méthodologie de bétonnage, puis de manutention.

Description

Figure 8 COUPE LONGITUDINALE

- un coffrage de formes et dimensions précises, extensible dans le sens de sa longueur ;

- un ferraillage bien précis, au double plan de la section des aciers, de la forme et du positionnement desdits aciers ; et

- une méthodologie de bétonnage, puis de manutention.

Fig. 8

Ο.Α.Ρ.Ι. - B.P. 887, YAOUNDE (Cameroun) - Tel. (237) 222 20 57 00-Site web: http:/www.oapi.int - Email: oapi@oapi.int

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La présente invention est un procédé de fabrication et d’utilisation d’ouvrages d’assainissement cylindriques en béton armé. L’invention concerne le domaine des Travaux Publics, plus précisément l’assainissement routier. L’assainissement routier 5 peut être défini comme l’ensemble des dispositifs routiers qui ont pour objet d’éloigner l’eau de la chaussée, pour le confort des usagers de la route et pour la préservation ou la pérennité de la route.

On distingue généralement deux types d’ouvrages w d’assainissement, les ouvrages de l’assainissement longitudinal et les ouvrages de l’assainissement transversal.

Les ouvrages d’assainissement transversaux, les seuls à être concernés par la présente invention, permettent de faire passer l’eau sous la chaussée.

is Les principaux ouvrages d’assainissement transversaux sont les suivants :

❖ les buses métalliques ;

❖ les buses en béton armé ; ❖ les dalots.

Les buses en métal (figurel)

Ouvrage constitué d'au moins un conduit transversal fait de métal, laissant circuler l'eau sous une route, une voie ferrée ou une autre structure, les buses métalliques ont montré leurs limites, du fait de leur détérioration relativement rapide, due à la 25 rouille et aux écrasements. A telle enseigne que dans les pays développés, elles ne sont utilisées que comme ouvrages provisoires. Dans les pays à revenus plus modestes, leur uLÜisaiion est toiérée sur les routes non revêtues (routes dites en terre). Sur les routes bitumées construites par le passé et sur 3o lesquelles on avait utilisé des buses métalliques comme ouvrages d’assainissement, l’on procède aujourd’hui, presque systématiquement, au remplacement desdites buses par des ouvrages en béton, généralement des dalots.

Les buses en béton (figure2)

Ouvrage constitué d'au moins un conduit transversal fait de béton, laissant circuler l'eau sous une route, une voie ferrée ou

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I I I I I I I I I une autre structure, les buses en béton sont difficiles à mettre en œuvre, parce qu’elles sont faites par éléments d’un ou deux mètres de longueur, qu’il faut emboîter pour atteindre la longueur necessaire pour la route concernée. Mais les emboîtements constituent des zones fragiles, susceptibles de rompre entraînant I écoulement de l’eau et la détérioration de l’ouvrage.

our éviter cela, les documents techniques prescrivent que les uses en béton doivent être posées sur un sommier en béton arme qui reprend les efforts qui s’exercent sur l’ouvrage. La abrication de ces buses (avec les délais de prise du béton) la réalisation de ce sommier, et l’emboîtement méticuleux des ΙπηΓη -^{de Sont des c}°ntraintes constructives qui rendent très ardue I utilisation des buses en béton armé.

Les dalots (figure 6)

Un dalot est un petit ouvrage enterré ou pont de faible portée (moins de 5m) et de conception simple. Ce sont des ouvrages en béton arme qui satisfont aux conditions de sécurité Ils sont généralement massifs, parce qu’ils sont dimensionnés pour upporter une circulation automobile agressive, directement sur eur paroi supérieure (sans avoir de remblai par-dessus). Mais lorsqu ils sont utilisés avec un remblai au-dessus, comme cela est presque toujours le cas aujourd’hui, ils se trouvent être surdimensionnes et coûtent inutilement cher. En effet dans ce cas d utilisation de dalot sous important remblai, un’ ouvrage moins massif comme la buse en béton serait suffisant. Ce sont ^{de miSe en œuvre des buses} en béton traditionnelles qui amènent les bureaux d’études à conseiller aux ™'l^{res d ouvra}9^e 'a solution dalot. Au Cameroun, entre 2003 At avvo, su, tout aans le cadre des travaux routiers financés par les ressources issues de l’initiative PPTE (Pays Pauvres Très Endettes), le Ministère des Travaux Publics a tenté de supprimer buses^Sen^Sbéton^{lqUeS P}°^{Ur s}y^stématiq^ue l’utHisatkTn des ’ ^ma'^S’ ^{eS difficultés} exprimées par toutes les PME d entretien routier ont fait suspendre cette mesure et I on est revenu aux buses métalliques. Cependant depuis 2015 avec les projets du PLANUT (Plan d’urgence triXiï) la tendance est au remplacement des buses par des dalots’ de section hydraulique équivalente. Ainsi, à titre d’illustration, au lieu

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I I de pr^escnr^e une buse en béton armé de 80 cm et une autre de ° S T ^{Carré de} _h ⁹° ^{Cm de CÔté et} - -S infrastructures ' ^qU' ^{renChent les coûts} édites énumérée?SmX — ^{remédier aux} difficultés ci-dessus et ^{aU P}°^{int COnsiste en la} construction installation d ouvrages d assainissement en béton armé appelés « tuyaux _en béton armé ». Le procédé prooosTa'été ΪΛρθκθ T ^sappuy^{antsur un} ensemble de données techniques et technologiques. La norme utilisée pour le calculIdes tmX 1916^11,^^^+^^{* * * * * 6} θ^{Π béton armé est la} norme DC-DNA-EN1916. Cela se fart en deux aspects comme suit :

> premier aspect :

i-*u· --- procédé de construction d’ouvraopq monolithiques (d’un seul tenant), qui couvre ⁹ longueur de la route concernée > deuxième aspect.

toute la principe de manutention de cm uvrages, pour leur mise en place sur la route dans les condrtrons de sécurité pour les hommes e? tes autiïs «S .S J ™“*· ^V ? ^PT^^{ité de pré} f^abnciuer lesdits ouvrages afin qu’ils Λ soient utilises dès que le besoin se manifeste ⁹ ♦ la suppression du sommier de pose indisoensablp nnnr bc . buses en béton traditionnelles i ^,na'^spensaple Pour tes * la rapidité de mise en œuvre ; dans le cas de la mise en nlarO remplacement sur une route ouve^ ❖ la^oÏÏ ^{réa,isation d}’^une déviation ; ’ un cours d’™! I ^char9^e » (P°se d’un ouvrage sur . un cours d eau, sans devier ledit cours d’eau) · v le remplacement des dalots dans la plupart des situation, λ ^{cornprls en}tre 6θ et 70% de celui du dalot ’ ' la substitution de certains ponts de dimensions modestes par des batteries de tuyaux bétons, moins coûteuses ’

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La présente invention sera mieux comprise par la présentation des figures où :

La figure 1 montre I image d’une buse en métal ;

La figure 2 montre une buse en béton traditionnelle : elles sont . fabriquées en éléments de un, deux ou trois mètres, qu’il faut assembler pour atteindre la longueur souhaitée.

La figure 3 montre un tuyau en béton armé long de 8 mètres et de diamètre 80 centimètres, fabriqué suivant le procédé objet de la demande de brevet.

La figure 4 montre une vue d’ensemble d’un ouvrage fait en 2009, fait de 4 tuyaux en béton armé de 3 mètres de diamètre, construits en lieu et place du pont semi-définitif initialement prévu a cet endroit (au-lieu-dit NKOLNDA, à 200mètres de l’axe routier Yaoundé-Nsimalen).

La figure 5 montre une vue des 4 tuyaux en béton armé de l’ouvrage décrit à la figure 4 ci-dessus.

La figure 6 montre une vue en gros plan d’un des 4 tuyaux en béton de l’ouvrage décrit à la figure 4 ci-dessus.

Les figures 7 et 8 sont des représentations de la coupe transversale et de la coupe longitudinale d’un tuyau en béton arme fabriqué selon le procédé objet de la demande de brevet La figure 9 est le schéma général d’ensemble du coffrage extérieur du procédé.

La figure 10 représente l’embase du coffrage extérieur.

La figure 11 . Représentation du coffrage intérieur.

LA figure 12 est la représentation générale des coffrages extérieurs gauche et droit.

La figure 13 est une photo du coffrage extérieur bas en ses trois parties . coffrage extérieur gauche, coffraae extérieur droit embase (ici l’embase n’est pas encore divisée en deux).

La figure 14 représente le couvercle.

La figure 15 est une photo du couvercle d’un coffraae pour tuyaux de diamètre 120 centimètres.

La figure 16 représente les deux coffrages de bout.

La figure 17 représente des cerces pour des tuyaux de divers diamètres.

La figure 18 présente des images d’ouvrages d’assainissement de section cylindrique (tuyaux en béton armé), de diamètre 80

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I s I centimètres et de longueur 8 mètres, fabriqués suivant le procédé objet de la présente demande de brevet.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION

La construction des tuyaux en béton armé se fait soit en atelier, soit sur le site même de construction. Quel que soit le mode de construction choisi, les principales informations de la réalisation sont les suivantes :

❖ le coffrage ;

❖ les cales de béton ;

❖ le ferraillage ;

❖ le bétonnage ;

❖ le décoffrage ;

❖ la manutention ;

❖ la mise en place des tuyaux

Le coffrage

Le coffrage est constitué de deux parties principales : le coffrage intérieur et le coffrage extérieur.

Le coffrage extérieur est constitué de trois parties principales, à savoir, le coffrage extérieur bas et le coffrage extérieur haut, appelé aussi couvercle, et les deux coffrages de bout.

Le coffrage extérieur bas est fait de trois parties • L’embase, qui est encore divisée en deux parties ;

• Le coffrage extérieur gauche ;

• Le coffrage extérieur droit.

Le coffrage extérieur droit et le coffra g a extérieur gauche sont chacun divisé en deux, pour les tuyaux de diamètre supérieur à deux mètres.

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Le coffrage extérieur haut (couvercle) est fait d’une seule pièce, | avec une fente longitudinale destinée au bétonnage.

Le coffrage de bout est constitué de deux disques.

Le coffrage intérieur est constitué d’un obturateur qui s’appuie 15 dans sa partie supérieure, sur un contreplaqué de trois (03) millimètres d’épaisseur.

« Les cales de béton

Il est prévu et préfabriqué des cales de béton ayant la forme I générale ci-contre, et des dimensions qui sont fonction du io diamètre du tuyau à fabriquer.

g Le ferraillage

Le ferraillage consiste à solidariser par soudage ou par ligature, g des armatures transversales avec des armatures longitudinales.

Les armatures transversales sont des cerces, fabriquées avec | is du fer à béton de diamètre donné, et sur une orbite déterminée.

Le diamètre du fer à béton et l’orbite (diamètre) de la cerce sont I déterminés par la norme utilisée, et par les dispositions constructives du présent procédé. Exception faite du tuyau de I diamètre 80 cm, tous les autres tuyaux du présent procédé sont 2o ferraillés en double nappe, avec des armatures intérieures (proches de la paroi intérieure du tuyau) et des armatures | extérieures (proche de la paroi extérieure du tuyau). Pour chaque diamètre nominal, la valeur de l’espacement entre deux cerces | consécutives est fournie par le présent procédé.

Les cerces sont façonnées à partir d’un morceau de fer à béton I dejongueur et diamètre donnés. Le morceau de fer est cintré à l’aide d’une ciniiëuse puis est piace sur un gabarit fabriqué à I cette fin, et enfin soudé pour obtenir une boucle fermée appelée cerce.

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Les armatures longitudinales sont des morceaux de fer à béton de diamètre donné, et de longueur égale à celle du tuyau à fabriquer (diminuée de deux fois la valeur prescrite pour l’enrobage). En dehors du tuyau de diamètre 80 cm, tous les 5 autres tuyaux du présent procédé sont ferraillés en double nappe, avec des armatures intérieures (proches de la paroi intérieure du tuyau) et des armatures extérieures (proche de la paroi extérieure du tuyau). Pour chaque diamètre nominal, la valeur de l’espacement entre deux armatures longitudinales io consécutives est fournie par le présent procédé.

Liaison des armatures transversales avec les armatures longitudinales :

Les armatures transversales et les armatures longitudinales sont reliées par soudage ou par ligature (avec du fil d’attache adapté), is Mais, il est recommandé de privilégier la liaison par soudure à l’arc, plus solide et plus stable que la ligature, surtout pour les besoins de manutention du ferraillage avant coulage.

Position relative des armatures transversales avec les armatures longitudinales :

Pour les tuyaux de 80cm, les seuls à être ferraillés en une seule nappe, les armatures longitudinales sont placées à l’extérieur des cerces. De même, pour tous les autres tuyaux, ferraillés en double nappe, les armatures longitudinales extérieures sont placées à l’extérieur des cerces extérieures, et les armatures 25 longitudinales intérieures sont placées à l’extérieur des cerces intérieures.

Position relative des deux nappes de ferraillage :

Pour les tuyaux de 80cm, les seuls à être ferraillés en une seule nappe, cette question est sans objet.

3o Pour tous les autres tuyaux ferraillés en double nappe, les nappes sont maintenues à distance constante l’une de l’autre grâce à des écarteurs de nappes dont la longueur est indiquée et est fonction du diamètre du tuyau à fabriquer ; ces écarteurs de nappes, en fer à béton, sont soudés entre les armatures 35 longitudinales des deux nappes.

I

Position relative des cales de béton par rapport aux armatures : I Pour les tuyaux de 80cm, les seuls à être ferraillés en une seule nappe, les cales extérieures sont fixées sur les armatures I longitudinales, et les cales intérieures sont fixées sur les cerces. 15 Pour tous les autres tuyaux ferraillés en double nappe, les cales extérieures sont fixées sur les armatures longitudinales extérieures, tandis que les cales intérieures sont fixées sur les

I cerces intérieures.

Le bétonnage

I io Le bétonnage comprend les principales étapes ci-après :

I* mise en place du coffrage extérieur bas ;

❖ mise en place du coffrage extérieur de bout ;

Iv mise en place du coffrage extérieur bas (gauche et droit) ;

❖ pose des cales de béton extérieures ;

is v mise en place du treillis préalablement ferraillé ;

I ❖ phase 1 du bétonnage (coulage de l’amorce) ; ’ ❖ pose des cales de béton intérieures ;

❖ mise en place du coffrage intérieur ;

❖ phase 2 du bétonnage ;

120 ♦♦♦ mise en place du couvercle ;

❖ phase 3 du bétonnage.

Le décoffrage

I Le décoffrage comprend les principales étapes ci-après :

❖ démontage du couvercle ;

♦> démontage des coffrages de bout ;

I*:* démontage des coffrages extérieurs bas (gauche et droit) ;

*♦* démontage du coffraoe intérieur v démontage de l’embase (gauche et droite)

J Excepté I embase, tout le décoffrage peut être entamé douze 3o (12) heures après la fin du bétonnage. Le décoffrage de

I l’embase, qui nécessite une manipulation minimale de l’ouvrage peut intervenir au bout de soixante-douze (72) heures.

| La manutention

Elle se fait par l’extérieur, JAMAIS PAR L’INTERIEUR, il est I 35 formellement interdit de passer une poutrelle à l’intérieur du

I

I tuyau, et de tenter de soulever ce dernier *

KK.'l! i Su! X dimensionnement dÎ^ θ* ^Ρθ^δ θ*θ ^{prévus dans ,e}

Hh ^{des tuyaux en béton armé} se fait par l’extérieur du tuyau, a I aide des équipements ci-après :

> un engin de levage (pour les ouvrages les plus courants à savoir les tuyaux en béton armé de diamètre 80 cm et de tn η η ' t grue d’une capacité de huiUOæ tonnes a quatre (04) mètres est suffisant ;

^P°^Utr ₊ ^{e,,e de ,eva}9^e’ qui est fonction du diamètre nominal du tuyau et de la longueur de celui-ci · de sangles de levage.

La mise en place tuyauTe^^^ ®,^{eS aU P}°^ids' ^{la mise en} P^lace des Joyaux en BA est assez facile, tant pour le sol de pose le bloc technique, que pour la hauteur admissible de remblai. ’ Le sol de pose :

Ce type d’ouvrage se pose sur la majorité de sols et la masse de ouvrage assure un tassement uniforme si besoin est La (affleurement '°rocheux ’ΜιΠουΓ ^d®^{S a} _f ^PPU'^S P^articuliers l’ouvrage sur des appuis, (une coôchê de terré cXSééTune épaisseur minimale de 10 centimètres est suffisante).

Le bloc technique :

^aVeCles Précautions usuelles de femvX^T^⁹® ^S°^US 'θ® ^P= '^^ureTde l’ouïe 'n tecÎfflqÏe θ ^Ρ * » ^Simp,ement du^loé

La hauteur admissible de remblai :

les 'suivantes ^diamètres’^{les données} techniques du remblai sont ❖ hauteur minimale : cinquante (50) centimètres · ♦ hauteur maximale : sept (07) mètres

Données du dimensionnement et du coffrée de quelques diamètres

A - Béton

Diamètre nominal Epaisseur paroi Diamètre ext (cm) B - Coffrage Côte a (cm) Côte b (cm) Côte c (cm) Côte d (cm) Côte e (cm) Côte f (cm) C - Cales de béton D - Ferraillage : armatures transversales Nb cerces par ml Espacement cerces	80 10 100 50 70 40 20 10 55 Int. 4,2	Ext. 4,2	| 100 32 124 62 82 48 24 10 67 Int. 3 Int. 10	Ext. 3 Ext.	120 13,5 I47 73,5 93,5 56 28 10 78,5 Int. 3,5 Int. 10	Ext. 3,5 Ext.	| 150 17 184 92 112 68 34 10 97 Int. 5 Int 10	Ext. 5 E*t	180 18 216 108 128 79 39 10 113 Int. 5 Int 10	Ext. 5 Ext	200 2'0 240 120 140 82 43 10 125 Int. 5 Int 10,5	.gu Ext. 5 Ext 10,5	230 - 22 224 I37 I57 98 49 10 142 Int. 5 Int 10,5	Ext. 5 Ext 10,5	260 24 308 154 124 109 55 10 159 Int. 5 Int. 10,5	Ext. 5 Ext. 10,5	280 25 330 165 185 II7 58 10 120 Int. 5 Int. 10,5.	W Ext. 5 Ext. 10,5	300 26 352 126 196 124 62 10 181 Int. 5 Int. 10,5	H Ext. 5 Ext. 10,5
Diamètre fer béton Entretoise (cm)	8		10 10	10 8	10 10	10 8	10 10	10 8	10 10	10 8	10 10	10 8	10 10	10 8	10 10	10 8	10 10	10 8	10 12	10 10
Enrobage (cm)	ΙΗΙ®		9	9,2 |	9 3,5	9,2 | 3,5	9	9,2 5	9 teii	9,2 5	9	9,2 5	9 llMlt	9.2 ς	9	9.2	9	9,2	8,8	9
Orbite (cm)	89,2		107 3,4													b	5	5	5	5
Ecarteur nappes E - Ferraillage : armatures longitudinales		116	128 3,9	1381	161 4,4	122	191 5,4	204	211 7,4	228	241 9,4	262	221 11,4	296	291 12,4	318	311 13,2	339
fer à béton mm) Entretoise (cm)			8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8

A - Béton

Diamètre nominal

Epaisseur paroi

Diamètre ext (cm)

B - Coffrage

Côte a (cm) Côte b (cm) Côte c (cm) Côte d (cm) Côte e (cm)

Côte f (cm)

C - Cales de béton

D - Ferraillage : armatures

Nbcerces parmi

Espacement cerces

Diamètre fer béton

Entretoise (cm)

Enrobage (cm) transversale;

Orbite (cm)

Ecarteur nappes

E - Ferraillage : armatures fer à béton mm) Entretoise (cm) longitudinale'

Sonnées du dimensionnement rt d.içoffrage de quelques dlqmrtr^

310

340

370

364

398 ^J0

430

182

202

128

187

Int. Ext.

4,2 4,2

8,8

319,6

363

199 219 139

204 Int.

Int.

Ext.

Ext.

215

235

150

220 nt.

3,5 nt.

8,8

8,8

3,5

347

389

378

420

20,2

20,2

3,5

Ext.

3,5 Ext.

400 31 462	430 494	450 33 516	500 36 572	550 38 626	600 40 680	700 45 790
231 251 161 80 10 236 Int. 5 Int.	Ext. 5 Ext.	247 267 171 86 10 252 Int. 5 Int.	Ext. 5 Ext.	258 278 179 89 10 263 Int. 5 Int.	Ext. 5 Ext.	286 306 197 99 10 291 Int. 5 Int.	Ext. 5 Ext.	313 333 215 108 10 318 Int. 5 Int	Ext. 5 Ext.	340 360 233 117 10 345 Int. 5 Int.	Ext. 5 Ext.	395 415 270 135 10 400 Int. 5 Int.
10		10		10,5	10,5	10,5	10,5	10,5	10 5	10,5	10,5	10,5
10	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10
12	10	12	10	12	10	14	1012	14	12	14	12	14
8,8	9	8,8	9	8.8	9	8,6	-Q1	8,6	8 8	8,6	8,8	8,6
ISi	5	irti	5	Mil	5	SBIIB	5	5	5	5 ”	5	Si»
411	449 I	441	481	461	503	511	459	561	613	611	667	711
18,2		19,2		20,2		23		24,6		26,6		31,6
8	8	8	8	8	8	8	8	10	10	10	10	10

8,8 b

111

Ext.

Ext.

J0,’>

Claims (5)

1. I REVENDICATIONS

   11. Procédé de fabrication et d’utilisation d’ouvrages d’assainissement cylindriques en béton armé, comprenant les étapes suivantes :

   | ⁵ -Coffrage de formes et dimensions précises, extensible dans le sens de sa longueur ;

   | -Ferraillage précis, au double plan de la section des aciers, de la forme et du positionnement desdits aciers et

   I -Méthodologie de bétonnage, puis de manutention.

   | îo
2. 2. Procédé de fabrication et d’utilisation d’ouvrages d’assainissement cylindriques en béton armé selon la revendication N°1, où le coffrage est constitué d’un coffrage intérieur et d’un coffrage extérieur, ledit coffrage extérieur permettant le coulage d’ouvrages

   I d’assainissement de section circulaire d’un seul tenant, pour les is diamètres nominaux choisis ;
3. 3. Procédé de fabrication et d utilisation d’ouvrages d’assainissement

   I cylindriques en béton armé selon la revendication N°1, où le ferraillage consiste à solidariser par soudage ou par ligature des | armatures transversales avec des armatures longitudinales ; le

   20 dimensionnement du ferraillage d’ouvrages d’assainissement de section circulaire d’un seul tenant pour les diamètres nominaux choisis est établi ;
4. 4. Procédé de fabrication et d’utilisation d’ouvrages d’assainissement cylindriques en béton armé selon la revendication N°1, caractérisé | 25 en ce que la manutention des tuyaux en béton armé s’effectue par l’extérieur du tuyau à l’aide des équipements ci-après :

   | -un engin de levage ou un camion grue ;

   | -une poutrelle de levage ; et

   -des sangles de levage.

   I

   I ¹²

   I

   I I

   I I
5. 5. Procédé de fabrication et d’utilisation d’ouvrages d’assainissement cylindriques en béton armé selon les revendications 2 et 3, caractérisé par une longueur pouvant atteindre 24m et un diamètre choisi parmi les vingt-une valeurs nominales suivantes :

   80 cm 260 cm 400 cm 100 cm 280 cm 430 cm 120 cm 290 cm 450 cm 150 cm 300 cm 500 cm 180 cm 310 cm 550 cm 200 cm 340 cm 600 cm 230 cm 370 cm 700 cm