Brevet FR2092759A1 — publié le 19720128

La présente invention a pour objet un procédé de construction -qui, à l'aide d'éléments identiques, permet de couvrir des espaces de surfaces au sol différentes et de réaliser des habitations aussi bien individuelles que collectives. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on réalise des éléments dont le contour est sensiblement celui d'une portion d'une surface courbe de revolution, à génératrice concave dans son ensemble, et qui sontdélimités par deux plans perpendiculaires à l'axe de révolution de la surface et par deux plans méridiens passant par cet axe, et qu'on assemble ces éléments entre eux, de façon à constítuer-une voûte. Chacun des éléments est ainsi délimité par quatre arcs courbes, dont deux au moins sont des arcs de cercle ; mais, -dans la pratique, ces arcs peuvent être remplacés par les cordes Outils sous-tendent.La génératrice de la surface de révolution doit être concave dans son ensemble, de façon que les éléments assemblés entre eux constituent une voûte ou coque et non pas une surface plane qui résisterait mal aux charges ; elle peut cependant né pas être concave en chacun de ses--points et comporter des parties droites. La présente invention a également pour objet les éLéments pour la mise en oeuvre de ce procédé et les constructions réalisées à l'aide dudit procédé. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description de divers modes de réalisation donnés ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels Les Fig. 1 à 4 montrent comment peuvent être détermines les formes des éléments La Fig. 5 est une vue en perspective d'un.élément La Fig. 6 est une vue en perspective d'un élément de forme simplifiée La Fig. 7 est une vue en perspective d'une voûte réalisée suivant l'invention La Fig. 8 est une vue en coupe transversale montrant comment deux éléments peuvent être reliés l'un à l'autre~~;; Les Fig. 9 et 10 montrent comment on peut renforcer la voûte par des raidisseurs, dans le cas d'une voûte de grande portée Les Fig. 11 à 13 montrent différentes manières de faire reposer la voûte sur le sol Les Fig. 14 à 17 montrent divers types de voûtes qu'il est possible de réaliser suivant l'invention Les Fig. 18 et 19 montrent comment il est possible de réaliser des cellules d'habitation La Fig. 20.montre un groupe de cellules d'habitation superpo sées La Fig. 21 est une vue en coupe montrant comment peut être réalisé un joint de gouttière La Fig. 22 montre comment peut être réalisée l'articulation d'une voûte à une autre voûte ou au sol La Fig. 23 montre comment une voûte peut être fixée à un poteau porteur ou pilotis ;;; La Fig. 24 montre comment un plancher peut être fixé à une cellule d'habitation formée de deux voûtes disposées en sens contraire: La Fig. 25 montre comment on peut faire supporter les bords d'une voûte. La construction selon l'invention est essentiellement formée d'éléments dont le contour est celui d'une portion d'une surface courbe de révolution, à génératrice concave dans son ensemble, qui sont délimités par deux plans parallèles perpendiculaires à l'axe de révolution et par deux plans méridiens passant par cet axe. On voit ainsi à la Fig. 1 une surface de révolution 1 qui est engendrée par une courbe concave 2 tournant autour d'un axe 3. Cette surface a été coupée par des plans méridiens tels que P1, P2 et P3 équidistants angulairement les uns des autres, ainsi que par des plans P'1, P'2 ... P'5 perpendiculaires à l'axe 3. Les plans P1 et P2 d'une part et P'1 ... P'5 d'autre part 'déterminent dans la surface 1 des portions 4a, 4b, 4c et 4d. Les plans P2 et P3 d'une part et P'1 ... P' d'autre part déterminent des portions de surface de même forme que les précédentes 4a, 4b, 4c et 4d. On voit ainsi qu'avec seulement auatre séries d'éléments ayant la forme des portions de surface 4a, 4b, 4c et 4d, on peut construire une voûte ayant la forme d'une fraction de la surface 1. La génératrice 2 peut être symétrique par rapport au plan Put3. Dans ce cas, les portions de surface 4a et 4d ont la même forme il en est de même des portions de surface 4b et 4c. On peut alors construire une voûte avec seulement des éléments ayant la forme des portions de surface 4a et 4b. f La génératrice 2 peut être quelconque, à condition d'être concave. Elle peut, par exemple, être constituée par un arc de conique, de spirale, ou de sinusoïde ; dans un cas particulier, elle peut être constituée par un arc de cercle. Dans le cas où la génératrice 2 est constituée par un arc de cercle, le rayon de cet arc peut être plus grand oue le rayon R de la section par le plan médian P'1, la surface 1 ayant la forme dVun tonneau comme à la Fig. I, ou plus petit que ce rayon R (surface torique la de la Fig. 2), ou égal à celui-ci (Fig. 3) ; dans ce dernier cas, la surface lb est sphérique. La génératrice 2 peut comprendre des portions droites ou être formée de lignes droites. C'est ainsi que, dans la Fig. 4, elle est constituée par une ligne brisée, formée par une série de tronçons de droites 2' qui sous-tendent ou enveloppent un arc de cercle. Les plans P'1... P'5 passent par les points de jonction des tronçons de droites 2'. Dans ce cas, les éléments tels que 5 ont deux côtés rectilignes ; les deux autres côtés de l'élément sont des arcs de cercle, mais peuvent, dans la pratique, être constitués par les cordes sous-tendant ces arcs. D'une façon-générale, d'ailleurs, les arcs délimitant ces éléments,tels que 4a, peuvent être remplacés par les cordes les sous-tendant. A la Fig. 5, on voit en 6 un élément de la construction selon l'invention, oui peut, par exemple, être en matière plastiquemoulée ou en tôle pliée et soudée. Cet élément présente un contour obtenu comme indiqué ci-dessus. Ce contour est délimité, par exemple, dans le cas d'un élément de la surface sphérique de la Fig. 3, par deux arcs de cercle 7a et 7b, sections de la sphère lb par deux plans méridiens et qui ont donc même rayon, et par deux arcs de cercle 8a et 8b, sections de la sphère par deux plans parallèles et oui ont donc des rayons différents et plus faibles que ceux des arcs 7a et 7b. Cet élément comporte, sur chacune de ses faces, un rebord de raidissement 9 ; en outre, sa surface supérieure 10 est en forme de pointe de diamant. Cette forme en pointe de diamant découle ae la fabrication en tôle pliée et soudée. Mais, dans le cas d'une fabrication en très grande série par emboutissage ou strud-eae ou par tout autre moyen (moulage pour la matière plasticue), la surface supérieure 10 peut être par exemple en forme de dôme. Si les dimensions de l'élément sont suffisamment faibles, on peut remplacer les arcs ae cercle 7a, 7b, 8a et 8b par les cordes ou'ils sous-tendent, comme le montre la Fig. 6. A la Fig. 7, on voit une voûte ll établie avec des éléments du type de celui représenté à la Fig. 5 ou 6. Cette voûte a été divisée, dans le cas présent, en dix parallèles équidistantes et présente un plan de symétrie à mi-longueur. Ces éléments de construction sont, par suite, de cinq types 6a, 6b, 6c, 6d et 6e, ces éléments ayant sensiblement même longueur mais leur largeur allant en diminuant ae l'élément 6a à l'élément 6e. La portion de voûte comprise entre deux parallèles est formée des mêmes éléments, à l'exception d'éléments d'extrémité dont il sera question ci-après; c'est ainsi que la portion de voûte se trouvant entre les deux parallèles 12a et 12b est formée uniouement d'éléments 6a, sauf à ses extrémités.D'un autre côté, la portion de voûte comprise entre deux méridiens tels que 13a et 13b comprend deux éléments 6a disposés de part et d'autre du plan de symétrie longitudinal, deux éléments 6b disposés chacun à côté d'un élément 6a, et ainsi de suite jusqu'aux éléments 6e. La projection des diverses parallèles sur le sol est une ligne droite ; par contre, la projection sur le sol des méridiens d'extrémité 13a est une courbe (fragment d'ellipse dans le cas simple d'un méridien en arc de cercle). Les éléments 6a .. 6e ne permettent donc pas à eux-seuls de couvrir une surface rectangulaire. Pour cette raison, on a prévu, à chaque portion de voûte comprise entre deux parallèles, des éléments d'extrémité 14a 14e, 14'a ... et l4Ve. Le contour de chacun de ces éléments est celui d'une surface gauche qui se raccorde à l'élément 6a, 6b ou 6e correspondant ; cette portion de surface gauche est délimitée latéralement par deux courbes prolongeant des parallèles tels que 12a et 12b, à sa partie supérieure par le méridien 13a et à sa partie inférieure par une ligne droite 15 perpendiculaire aux projections verticales telles: que 16 des parallèles sur le sol. Ces éléments d'extrémités comportent un rebord de raidissement 8, comme les éléments 6a ... 6e et ieur surface supérieure est également en forme de ointe de diamant.Chacun des éléments 14'a ... 14'e a une forme sZzme,r' de l'Dl-ment 14a ... 14e. On voit de ce qui précède que la voûte 11, couvrant une surface rectangulaire, peut en définitive être réalisée avec un nombre réduit de types différents d'éléments. Ce nombre est de quinze dans le cas présent ; mais, si la voûte avait été divisée en huit ou douze partes, ce nombre -erait respectivement de douze ou de dix- huit. Pour assurer la liaison de deux éléments 6 ainsi que l'étant- chéité de cette liaison, il suffit, comme le montre la Fig. 8, de fixer l'un à l'autre les rebords 9 des dieux éléments, par exemple par des boulons 17, en interposant un oint d'étanchéité 18 entre les deux rebords. Des cornières 19 sur lesquelles on peut assujétir un plafond isolant 20 peuvent être fixées aux rebords 9 par les boulons 17 inférieurs. Dans le mode de réalisation de la Fig. 7, la voûte 11 était formée de dix tranches d'éléments juxtaposés ; mais ce nombre n'est pas limitatif et on peut modifier la longueur de la voûte, tout en conservant les mêmes éléments de construction, en ajoutant ou en retranchant deux ou quatre tranches ou davantage ; on peut également ajouter ou retrancher une ou trois tranches ou davantage, au quel cas on obtient une voûte dissymétrique. Une voûte de grande portée doit avoir un module d'inertie plus grand qu'une voûte de petite portée. Pour augmenter la rigidité de la voûte, lorsque sa portée est importante, on peut augmenter la hauteur du rebord 9 ou l'épaisseur de l'élément, ou bien prévoir des-cornières 19 à la partie inférieure ae ces rebords. On peut également annuler le gauchissement par des raidis saurs 21 disposés en croix, ces raidisseurs étant propres à chaque élément 6 comme le montre la Fig. 9 ou bien intéressant plusieurs éléments comme le montre la Fig. 10. La voûte 11 peut reposer directement sur le sol,scomme le montre la Fig. 7, sur des murs classiques 22 (Fig. 11), sur des éléments gauches 14 (Fig. 12), sur des pieds tubulaires 23 (Fig. 13), ou encore sur des massifs prévus aux quatre extrémités de la voûte. On peut également réaliser des voûtes doubles articulées (Fig. 14), des voûtes doubles brisées (Fig. 15), des sheds (Fig. 16), des voûtes juxtaposées, des constructions formées de deux portions de voûtes lu opposées symétriquement, comme le montre la Fig. 17, la longueur de ces constructions dépendant du nombre de tranches dont sont formées chacune ae ces portions de voûte, ou encore des cellules d'habitation en superposant l'une sur l'autre deux voûtes 11 disposées en sens contraire (Fig. 18). Dans ces diverses figures la référence 24 désigne une liaison articulée. Les cellules d'habitation peuvent aussi être réalises en superposant des planchers 25 maintenus écartes les uns des autres par des éléments gauches 14 (Fi. 19) et en recouvrant l'ensemble par une voûte reposant sur les éléments rauches comme à la Fig. 13. Les cellules d'habitation peuvent elles-mêmes être superposees (Fig. 20), en étant reliées entre elles par des éléments porteurs creux 26 dans lesquels sont disposés les escaliers et les ascenseurs. La Fig. 21 montre un joint de gouttière. Gelui-ci est constitué par un élément en U 27, en caoutchouc, qui est fixé par des boulons 28 à une tranche d'extrémité d'éléments 6 (éléments 6e à la Fig. 7) et par des boulons 29 à une tôle 30 ainsi qu 'àune paroi 31 fermant l'extrémité de la voûte. Un fer-plat 3-2 convenablement plié, relie en outre cette paroi 31 aux rebords 9 des éléments 6. L'angle de ce' joint de gouttière varie suivant:la portée en largeur de la voute. Mais le nombre d'éléments nécessaire, quand on a à réaliser des voûtes de portée différente, est néanmoins limité. La Fig. 22 montre comment peut être réalisée la liaison articulée 24 de deux voûtes ll > -comme dans le cas des Fig. 14, 15 et 18. Une-charnière 35 dont les charnons 33 sont enfilés sur une tige 34, est fixée aux-voûtes ll par l'intermédiaire de boulons 36. La- charnière peut être recouverte par une tôle pliée 37 ; suivant la longueur de la portée, -l'angle de raccordement est différent, mais on peut pratiquement utiliser les mêmes éléments de liaison, en pliant plus ou moins la tôle 37. La même disposition peut être utilisée pour raccorder de manière articulée une voûte avec un plan horizontal, comme aux Fig. 14 et 15. La Fig. 23 montre comment une voûte 11 peut être fixée à un poteau porteur ou pilotis 26. Une pièce en fonte 38 dont l'une des extrémités comporte une portée sphérique 38a repose sur une portée sphérique 39a d'une pièce d'appui 39. Cette dernière est formée de deux demi-éléments qui entourent le pilotis 26 et sont fixés l'un à l'autre par des boulons.40. A son extrémité opposée à la portée sphérique 38a, la pièce 38 est évasée et fixée par des boulons 41 sur une pièce de raidissement 42 solidaire de la voûte 11. On a indiqué précédemment que l'on pouvait réaliser des cellules d'habitation en superposant deux voûtes 11 disposées en sens contraire (Fig. 18). La Fig. 24 montre comment un plancher 43 peut être disposé à la partie inférieure de cette cellule. Des compas 44, dont les deux branches sont articulées l'une à l'autre en 45, sont fixés par des axes 46 aux éléments 6, les rebords 9 de ces éléments étant à cet effet munis d'une série de trous 47 pour le- passage des axes 46. Un galet 48, en caoutchouc, est monté de manière excentrique sur chacun des axes 45 et le plancher 43 repose sur les galets 48. La hauteur entre la voûte 11 inférieure et le plancher 43 varie suivant la distance entre l'élément 6 considéré et le plan médian longitudinal de la cellule ; suivant cette hauteur, on ouvre plus ou moins les deux branches du compas 44 et on finit le réglage en faisant pivoter le galet 48 correspondant de façon à réaliser une série de points d'appui pour le plancher 43, qui sont disposés dans un même plan horizontal. Enfin, la Fig. 25 montre comment on peut faire supporter les bords des voûtes Il, dans le cas de sheds ou bien de constructions formées de voûtes juxtaposées, de voûtes surélevées (Fig. 13), ou de portions de voûtes opposées comme à la Fig. 17. Un élément de support 49, disposé dans un plan- vertical, est relié par un axe 50 à la voûte fl et par un axe 51 à un socle 52 réalise sur place et dont les dimensions dépendent de celles de la voûte Il. Deux montants 53 disposés de part et d'autre du plan de l'élément 49 sont reliés chacun par un axe 54 à l'extrémité inférieure de la voûte Il et, par un axe 55, à une oreille 56 solidaire de l'élément 49. Il va de soi que l'invention ne doit pas etre considérée comme limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. R E-V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé de construction, caractérisé en ce qu'on réalise des éléments dont le contour est sensiblement celui d'une portion d'une surface courbe de révolution, à génératrice concave dans son ensemble, et qui sont délimités par deux plans perpendiculaires à l'axe de révolution de la surface et par deux plans méridiens passant par cet axe, et qu'on assemble ces éléments entre eux de façon à constituer une voûte. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on constitue les bords inférieurs de la voûte par des éléments d'extrémité dont le contour est celui d'une surface gauche se raccordant à l'élément adjacent et qui sont délimités à leur bord inférieur par une ligne droite. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on relie par des raidisseurs les coins d'un élément ou groupe d'éléments. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on superpo-se l'une sur l'autre deux voûtes disposées en sens contraire, pour réaliser une cellule d'habitation, 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1-à 3, caractérisé en ce qu'on superpose deux voûtes en interposant un plancher entre elles, pour réaliser une cellule d'habitation. 6.- Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on superpose plusieurs cellules d'habitation en les reliant entre elles par des éléments porteurs. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on réalise un joint de gouttière par un élément en U, fixé à la voûte et à une paroi fermant une extrémité de cette voûte et elle-même fixée à cette dernière par un organe de liaison rigide. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on fixe la voûte à un poteau porteur ou pilotis par l'intermédiaire d'un élément présentant une portée sphérique, qui est fixé à la voûte et dont la portée sphérique repose sur une portée sphérique d'une pièce d'appui fixée au poteau. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on fait supporter un plancher par une voûte renversée, à l'aide d'une série de compas dont les branches sont fixées à la voûte, par leur extrémité, chacun des compas étant muni, à sa partie supérieure, d'un galet d'appui excentré. 1û.- Elément de construction pour la mise en oeuvre du procédé défini à l'une quelconque des revendications I à 9, caractérisé en ce que son contour est sensiblement celui d'une portion d'une surface courbe de révolution, à génératrice concave dans son ensemble, et en ce qu'il est délimité par deux plans perpendiculàires à l'axe de révolution de la surface et par deux plans méridiens passant par cet axe. 11.- Elément de construction selon la revendicaton 10, caractérisé par un rebord de raidissement sur chacune de ses faces. 12.- Elément de construction selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que sa surface supérieure est en forme de pyramide.