Brevet FR2185733A1 — publié le 19740104

la présente invention est relative à un voile mince auto-portant à double courbure, capable de réunir les fonctions de couverture et de structure porteuse, pour la construction de toiture. Elle concerne également le procédé pour la fabrication de ce voile mince. Pour construire des couvertures de grande portée, il est connu d'utiliser des élements tels que les poutres en coques hyperboliques à entretoise, des poutres en coques ondulées à courbure longitudinale, des coques cintrées, des coques dites "Butterfly", des structures pliées en voutes à grands renforcements d'extrémité, des auges pliées à courbure longitudinale, etc. Pour obtenir une fabrication plus simple, on connatt par ailleurs des éléments ne présentent pas de courbure longitudinale. Ce sont notamment les coques ondulées précontraintes, les structures pliées en U ou on Y. Ces éléments simplifiés obligent à utiliser des quantités supérieures de béton et d'acler, faute de quoi leur por tanes devisent très faible (en effet, suivant la théorie du second ordre, la solli- citation dans ns la direction transversale se trouve augmentée). I- voiles en coques hyperboliques à précontrainte diagonale offrent les meil leurs performances. Ne comportant pas d'entretoise, ils présentent l'inconvénient de néconsiter une grande quantité de béton pour la protection contre la corrosion des fers d'armatures qui sont répartis sur toute la section transversale. Par suite, ces coques ne sont disposées de façon économique qu'avec des éléments de construction intormédiaires. les coques de couverture connues sont en béton armé ouest en béton précontraint. La possibilité de transport des pièces préfabriquées limite les plus grandes longueurs à 25 m environ et leu largeurs entre 2,00 m et 3,00 m. Coulées sur place, les coques nécessitent un coffrage important qui entrain des dépenses élevées. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnés et de créer un élément de toiture à grande surface et de faible épaisseur en utilisant un matériau à hautes performances mécaniques permettant de franchir des portées supérieures à 25 m. Le matériau utilisé est un mélange d'une substance synthétique thermodurcis- sable et de charges minérales ou/et organiques. Le produit est préfabriqué par moulage au contact à froid à l'intérieur d'un moule en parties mâle et femelle jointives en position "sur champ" Le présent produit dans sa forme rectangulaire en plan, sans que cette forme soit limitative, s'appuyant sur deux bords opposés présente dans la direction de la portée des sections voûtées er forme d'arc sensibl ement circulaire convexe vers le haut et dans la direction transversale à la portée des sections concaves vers le haut. Le procédé selon l'invention pour la fabrication d'un élément de toiture est caractérisé en ce qu'on moule au contact à froid à l'intérieur d'un moule en parties mâle et femelle jointives orientées sur champ, un matériau constitué par un mélange d'une substance synthétique thermodurcissable et de charges minérales et/ou organiques, l'élément moulé dans l'empreinte du moule ayant une forme à double courbure, c'est-à-dire convexe dans le sens longitudinal et concave dans le sens transversal. Suivant une autre caractéristique de l1invention, le moulage s'effectue sans incorporer aucune armature métallique de renfort. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le mélange de moulage est un béton additionné de résines synthétiques thermodurcissables. Un élément de construction selon llinvention est caractérisé en ce qu'il se compose d'un voile mince en béton synthétique possédant une double courbure, cgest- à-dire qu'après mise en place pour constituer une toiture, il est convexe vers le haut dans le sens longitudinal, et concave vers le haut dans le sens transversal. Suivant une autre caractéristique de l1invention, un élément en voile mince possède une longueur ou portée supérieur à 25 m. Bien entendu, la forme plan de l'élément ou voile mince peut être quelconque il peut s 'agir d'une forme rectangulaire, trapézoîdale, ou en pétale. Enfin, au moment du moulage de préfabrication, on peut incorporer au mélange des charges diverses, susceptibles par exemple d'améliorer l'isolation phonique ou thermique, ou encore de colorer l'élément selon l'aspect décoratif désiré. Enfin, la surface géocétrique de l'élément en voile mince étant engendrée par translation de la section transversale le long d'une courbe directrice longitudi- nale, il est possible d'utiliser un même moule de grande longueur pour fabriquer des éléments de plus petit périmètre ou de longueur inférieure. le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permttra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. 1 est une vue en perspective illustrant un moule utilisé pour la fabrication d'éléments selon l'invention Fig. 2 est une coupe suivant Il-Il (fig. 3) d'un élément en voile mince fabri- qué dans ce moule. Fig. 3 on est une coupe suivant III-III (fig. 2). Fig. 4 représente un élément de longueurs différentes, fabriqué dans le même moule. Fig. 5 est une vue en perspective d'un élément en forme de pétales. Fig. 6 en est une vue en plan. Fig. 7, 8, et 9 en sont des coupes respectivement suivant VII-VII, VIII-VIII et IX-IX (fig. 6). Fig. 10 représente une toiture obtenue par assemblage de ces éléments auto-portours. Le moule représenté sur la fig. 1 comprend une partie femelle 1 et des éléments de partie mâte tels que 2, 3 et 4 susceptibles do venir s' y adapter. Entre les éléments de mâle 2, 3 et 4 et l'élément femelle J se trouve défini un interstice à l'intérieur duquel on peut mouler le béton synthétique ci-dessus mentionne. Après moulante, on obtient un élément 5 en voile mince du genre illustré sur les fig. 2 et 3. On voit qu'un tel voile mince est convexe vers le haut dans le sens longitudinal (fig. 2) alors qu'il est corcave vers le haut dans le sens transversal (fig. 3). Le moule 1, 2, 3, 4 étant orienté sur champ (fig. 1), on peut l'utiliser pour fabriquer des éléments de même section, mais plus ou moins longs. En particulier, on peut fabriquer un élément 6 plus court du genre illustré sur la fig. 4. Le procédé selon l'invention peut être appliqué à la fabrication d'autres éléments en voile mince par exemple, on peut fabriquer un élément 7 en forme de pétales, comme illustré sur les fig. 5 à 10. L'élément est convexe vers le haut dans le sens longitudinal (fig. 7) tandis qu'il est concave vers le haut dans le sens transversal (fig. 8 et 9). L'assemblage de plusieurs éléments 7 neut former une toiture du genre illustré sur la fig. 10. Parmi ses avantages, la présente invention permet 1 - D'augmenter la capacité de charges des voiles minces. 2 - D'augmenter la portée en offrant un grand pouvoir portant ne nécessitant aucun élément secondaire (fermes, pannes, tirant, ...). 70- Son utilisation en couvertures de constructions ayant des formes quelconques, en particulier voûtes de toitures, toitures à contour" sensiblement quadrangulaires en plan, triangulaires, 4 - De réaliser, par le produit même, l'étanchéité de la toiture. Le matériau est parfaitement étanche. Les joints longitudinaux réalisés sur place en un temps court à partir d'éléments incorporés en attente assurart une étanchéité totale et durable de l'ensemble de la couverture. 5 - Grâce aux hautes perfornances mécaniaues, assurant une épaisseur faible, de minimiser la sollicitation du poids propre sur l'élément et son action sur les éléments sous-jacents sur lesquels il prend appui Sa grande force portante lui donne la capacité de supporter les surcharges climatiques extrêmes et d'autres surcharges non usuelles des toitures (suspension, chemin de roulement et autres..). 6 - Un aspect uniforme et fini des surfaces extérieures et intérieures qui a son importance du point de vue architectural. Le produit peut présenter une gamme de coloris étendue 70- Soute incorporation directe à la préfabrication d'élément améliorant cer- taines qualités de la couverture (isolation phonique, thermique, élément décoratif, élément de clinatisation,...) du fait du grand pouvoir d'adhésivité du liant. REVENDICATIONS 1- Procédé pour la fabrication d'un élément de toiture auto-porteur, caractérisé en ce qu'on moule au contact à froid à l'intérieur d'un moule en parties mâle et femelle jointives orientées sur champ, un matériau constitué par un mélange dune substance synthétique thermodurcissable et de charges minérales et/ou organiques, l'élément moulé dans l'empreinte du moule ayant une forme à double courbure, ctest-à-dire convexe dans le sens longitudinal et concave dans le sens transversal, alors que cet élément ne comporte aucune armature de renfort. 2- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on aditionne à un béton des résines thermodurcissables de façon à former un mélange pour le moulage à double courbure0 3- Elément de construction obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 et 2, caractérise en ce qu'il se compose dtun voile mince dont la surface géométrique à double courbure est engendrée par translation de la section transversale le long d'une courbe directrice longitudinale, si bien qu@il est possible d'utiliser un même moule de grande longueur pour fabriquer des élément@ de plus petit perimètre ou de longueur inférieure. 4- @lément de construction @uivant la revendication 3, caractéri@é en ce qu'il se compose d'un mélange de substance synthétique thermodurcissable, de charges minérales et de charges diverses isolantes ou colorantes, ce-mélange étant moulé pour former un voile mince possédant une double courbure, c'est-à-dire qu'après mise en place pour constituer une toiture, il est convexe-vers le haut dans le sens longitudinal, et concave vers le haut dans le sens transversal0 5- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ce voile mince, sans armature, possède une longueur ou portée supérieure à 25 m. 6~ Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que sa forme en plan est en pétale. 7- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que sa forme en plan présente un contour géométrique simple, par exemple rectangulaire ou trapézoidal.