Brevet FR2431009A1 — publié le 19800208

Dispositif de couverture mobile en toiture souple de grandes dimensions. La présente invention concerne principalement un système apte à réaliser les opérations de couverture et de découverte dans des temps courts pour des installations importantes, telles que stades, arènes, auditorium, salles de spectacles, installations pour visées astrales ou tirs astronautiques, etc..., de manière à les adapter facilement à des conditions clinatiques changeantes au contraire de certaines réalisations actuelles où les délais de changement de structures sont assez importants pour limiter ces opérations aux changements de saison. Dans les systèmes connus de couverture souple, même fixes et de petite dimen- sions, les concepteurs ont da répondre à deux sujétions qui sont s - en premier la nécessité de permettre un écoulement des eaux (ou d'assurer la réception de la neige) sans que les floches des voiles entratnent des rétentions. Ceci conduit aux fores classiques des tentes à deux pentes, coniques ou pyrami- dales. - en deuxième la nécessité d'éviter les déchirures de toiles ou les dislocations d'difice par claquement des toiles sous l'effet des pression ou dépressions dues au vent - d'où les solutions habituelles de tension par haubanage ce qui rend les systèmes d'un démontage aléatoire et de toute façon lent et délicat La pressente invention apporte des solutions aux problèmes d'écoulement des eaux et d'instabilité de toile en peraettant en même temps d'en étendre l'utilisation aux grandes surfaces k couvrir, et en autorisant de plus une découverte rapide par déplacement horizontal ou semi-horizontal. Dans l'hypothèse d'une ouverture rectangulaire de grande dimension dans une voûte courbe à couvrir et découvrir La réponse théorique aux 2 contraintes - écoulement des eaux et stabilité de toile au vent - est la recherche d'une forme en voûte (FIG.1) cette forme ne peut être obtenue par des supports horizontaux (FIG.2) répartis régulièrement car la flèche naturelle de la toile entraîenrait des retentions d'eau. L'invention consiste donc - notamment - à réaliser la for- de voate par un système gonflable (FIG. 3) dont la partie sus rieur t a le profil convexe re- cherché et la partie inférieure 2 est soutenue par un champ de câbles 3 train versaux régulièrement répartis - système autorisant les plus grandes portées ceux-ci, pour des questions d'homogénisation et de limitation de la tension, ont des flaches identiques - le champ de câbles 3 3 soutient le poids propre de la couverture, le poids de la neige ventuelle et encaisse les sollicitations ver- ticales de haut en bas dues aux surpressions atmosphériques par rapport k l'a r biance interne du bâtiment k couvrir. Un champ de cibles longitudinaux 4 (FIG. 5) assure la stabilité verticale de la couverture aux sollicitations verticales de bas en haut dues aux dépressions atmosphériques par rapport k l'ambiance interne du bâtiment à couvrir. Le gonflage de la toiture peut être assuré par de l'air chaud circulant en circuit ferté qui permet la fusion de la neige évitant ainsi les surcharges exagé- res et améliorant la température interne du bâtiment couvert en réduisant les deperditions calorifiques de toiture entre la salle et l'atmosphère. La toiture tant en place, gonflée et retenue entre les champs de câbles 3 et 4 (FIG. 6) les pulsations de toiture dues aux phénomènes atmosphériques sont compensées et amorties au niveau des câbles par des dispositifs amortisseurs hydrauliques ou pneumatiques 5 sur les câbles supérieurs longitudinaux et 6 sur les câbles inférieurs transversaux - les volumes de chambre des amortisseurs et la répartition des débits sont judicieusement calculés pour que le débit de l'amortisseur S résultant de l'allongement du câble 4 (dans l'hypothèse d'une remontée verticale) vienne compenser le raccourcissement du câble 3 par alitentation de la chambre avant de l'amortisseur 6. La couverture est constituée d'une voilure 1 supérieure, d'une voilure inférieurs 2 - les deux étant relies par un certain nombre de nervures verticales 7. Les cibles longitudinaux 4 sont situes dans la gouttière qui se forte dans les zones de raccordement entre les divers volumes ainsi formés, un guidage de place en place assure le positionnement du câble par rapport k la toile 1. L'escamotage de toiture est précédé du dégonflement de celle-ci. Le déplacement horizontal (ou courbe dans le cas d'une voûte convexe) est rendu possible par le fait que la couverture est attelée ainsi que le champ de cables 3 à 2 trains de chariots latéraux (FIG. 7) articulés ou non qui peuvent rouler dans une goulotte technique qui sert en même temps de cheneau pour recueillir les eaux de ruissellement de toiture. Les chariots 8 sont équipés d'un dispositif de verrouillage immobilisé par les mâchoires 9 qui permet de reprendre les efforts de tension des câbles en position fermée t dans le cas d'une structure de voûte en béton précontraint, il peut être judicieux de combiner les tensions de câbles à l'ancrage avec les efforts de précontrainte du béton. L'opération de dégonflement est suivie du déverrouillage des chariots. Le champ des câbles 4 longitudinaux sont fixes et restent en place (FIG. 8). On notera que la position relative des câbles 4 et leur floche sont judicieusement calculées pour éviter l'ammêlement par balancement au vent - dans les applications ou ce rapport de cote ne pourrait être respect, un système de câbles-entretoises serait mis en place par extraction à la rentrée de la couverture et vice-versa, les câbles 4 pourraient aussi être mobiles. L'invention prévoit également que les câbles 4, restant exposes aux intempéries, sont dotes d'un système antigivre, soit par chauffage interne ou périphérique, soit par projection chimique, soit par tout autre procéd permettant l'élimina- tion de formations givrées qui risqueraient de pertuber les mouvements de ferme- ture de la couverture. Les cibles 4 sont fixés k une extrémité à une traverse fixe 9 intégrée à la voûte, a l'autre extrémité à une traverse de compensation 10 fixe ou mobile qui peut, grâce aux déplacements limités des amortisseurs compenser les 0f forts et les allongements et raccourcissements des câbles 4. Cette traverse technique reçoit les amortisseurs 5 et les auxiliaires 11 néces- saires k la diffusion de l'air chaud de l'enveloppe (filtres, ventilateurs, aérothermes, etc...). L'espace compris entre l'ouverture de voûte 12 et la traverse technique de com- pensation 10 est dit Magasin de voûte. Il est judicieux de prévoir ce dispositif sous la voûte ou dans un espace technique dans la voûte plutôt qu'k l'extérieur où il serait livré aux intempéries et ne pourrait permettre la réalisation du magasin réduit décrit ci-dessous. L'escamotage de toiture après dégonfleuent se fait donc par déplacement des 2 trains de chariots latéraux qui accompagnent l'enveloppe de couverture et le champ de cibles transversaux 3 dans le magasin de voûte Celui-ci peut être égal à l'ouverture de voûte (FIG. 9) l'escamotage étant réa- -lis par une simple translation. Pour obtenir un magasin de voûte réduit, la couverture peut être, lors de sa rentrée, pliée de proche en proche. Elle est alors stockée suspendue et pliée. Pour permettre cette opération s Les 2 trains de chariots latéraux reçoivent (FIG. 11) les accrochages des cibles transversaux 3 qui sont attelés dans l'axe de chaque chariot schématisé 8, Les voiles de toiture sont raccordées au chariot par exemple par des ralingues bordées d'une bavette d'écoulement 16 qui permet la collecte des eaux de ruissellement dans le cheneau décrit plus haut. Cette disposition autorise une bonne répartition des efforts dans les toiles - la zone désignée 1 + 2 n'est pas gonflable afin d'améliorer r la résistance à la déchirure des voiles. Les cha- riots 8 sont attelés entre eux par des barres de traction, rigides dans le cas d'une couverture plane à éclipse latérale s articulées dans le cas d'une couverture convexe ou d'un emmagasinage en magasin réduit qui implique un pliage à laentrée des voilures dégonflées. Les barres de traction 14, dans le cas où elles sont articulées, comportent sur l'axe d'articulation un ou plusieurs galets 13. Dans le cas où l'ouverture ou la fermeture se fait par simple déplacement laté- ral le mouvement de chaque train de chariot est assuré par exemple par un treuil commandant une boucle sans fin dotée d'une poulie de renvoi au côté opposé au treuil. Dans le cas d'un mouvement de couverture avec utilisation d'un magasin réduit, la rentrée se fait par saisie successive de chaque chariot 8 (FIG. 12) par 2 enfourneurs 16 agissant sur chaque train de chariots, constitués par une chaîne sans fin dotée de 2 systèmes de préhension 17 dont l'intervalle de présentation est égal au pas des chariots - l'enfourneur tire le train de chariots en amont et pousse les chariots en aval dans la zone de pliage et d'emmagasinage. Le pliage de la couverture est amorcé (FIG. 13) par le mouvement de poussée des enfourneurs 16 qui forcent les galets 13 sur une rampe 21 qui brise l'aligne- ment des biellettes d'attelage et entratne les galets 13 à suivre la rampe 20 lorsque les galets 13 sont en partie basse le mouvement de poussée se poursuit grâce aux butoirs 22 solidaires des bras 14 que le mouvement de descente de 13 a amené en vis k vis avec le butoir du chariot 8 en aval de celui qui est commandé. Le train des chariots 8 dans la partie repliée suit le chemin de roulement 23 qui représente le nagasin réduit. L'extraction de la couverture se fait après eclipsage (FIG. 14) des doigts 17 des enfourneurs 16 - un treuil 18 de traction agissant sur chaque train de chariot 8 extrait on la dépliant la couverture du magasin. Les mouvements d'extraction ou d'enfournement peuvent être réalisés par d'autres procédés impliquant des mouvements alternatifs, rotatifs, bielle manivelle etc.. à commande électro-écanique, hydraulique ou par treuil. On notera que pour éviter les contraintes excessives du système de couverture consécutives à un poids de neige trop important, il est possible de prévoir un escamotage de toiture lorsque la charge due k la neige dépasse une certaine valeur. Ce déclenchement peut autre provoqué automatiquement par un système de pesée déduit de la variation des pressions hydrauliques ou pneumatiques dans le système de compensation de tension des câbles. La rentrée de toiture couverte de neige n'offre pas d'inconvénient majeur. Le principe d'escamotage automatique ou non de toiture en cas de forte surcharge peut être étendu k l'existence de phénomènes atmosphériques exceptionnels tels que bourrasques, tempêtes etc... la rapidité d'effacement de la couverture permettant de prendre les mesures de sécurité nécessaires avant la manifestation des pertubations atmosphériques énoncées ci-dessus. Toutes ces opérations sont assorties d'asservissements électriques, mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques permettant de garantir la succession des cycles la sécurité des installations et des automatismes, en faisant face aux situations anormales capables de pertuber le bon fonctionnement. - L'invention peut s'appliquer à des variantes nombreuses de forme d'ouverture, (carrées, rectangulaires, triangulaires, circulaires, etc...) l'ouverture peut se faire par 2 demi-couvertures FIG. 15 - 2 traverses mobiles 23 accompagnant le mouvement de déplacement des éléments de toiture et recevant un dispositif d'étanchéité pour le raccordement des 2 parties. - La couverture peut être composée de matériaux divers : opaques, translucides, transparents en totalité ou en partie, de teinte naturelle ou colorée pour con- biner les effets ornementaux et la filtration des rayons solaires, etc... REVENDICATIONS 1 - Système de couverture mobile permettant d'assurer la couverture ou la découverte rapide de grandes surfaces caractérisées par l'usage d'une structure gonflable retenue et supportée par des champs de câbles ou des filets supérieurs et inférieurs à longueur et tension compensées permettant d'exécuter automa tiquèrent toutes les opérations nécessaires B l'escamotage au stockage, ou au destockage et k la mise en place de la couverture. 2 - Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le positionne ment du volume formant toiture est réalisé par 2 champs de câbles ou de filets transversaux et longitudinaux l'un soutenant l'autre coiffant le volez de toiture. 3 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé par l'effacement du volume de toiture un champ de cibles ou de filets restant fixe et l'autre devenant mobile. 4 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé par l'effacement du volume ce toiture les 2 champs de câbles - ou de filets - accompagnant la toiture. 5 - Procédé selon revendication 3 permettant de laisser un système de câbles fixe en répondant aux contraintes d'oscillation au vent et au givrage. 6 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par la circulation dans le volune de toiture d'air ou de tout autre gaz réchauffé, recyclé ou non et permettant par réchauffage de la peau extérieure du volume - d' entralner la fusion de la neige - en limitant ainsi les surcharges et les inconvé nints. 7 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par l'isolation calorifique obtenue par l'interposition entre l'atmosphère extérieure et l'ambiance de l'enceinte d'un matelas d'air ou d'un quelconque autre gaz circulant ou non réchauffé, refroidi ou k la température de l'enceinte. 8 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les oscilla tions verticales de couvertures sont compensées et amorties au niveau des 2 systkmes de câbles par des amortisseurs axiaux et transversaux dont les chambres sont reliées suivant un rapport judicieux de volume permettant de compenser les variations de volume dus aux déplacements des cibles et de réaliser aussi l'amortissement des amplitudes des câbles ou des filets. 9 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé par l'ancrage automatique des câbles transversaux lorsque la couverture est en position fermée. 10 - Système selon la revendication 1 de construction du volume de couverture permettant de réaliser une voûte supérieure et de l'atteler latéralement sur 2 trains de chariots permettant l'éclipsage. 11 - Procédé de rentrée du volume de couverture après dégonflage et du champ de câbles inférieur selon revendication 1 permettant un emmagasinage diract ou en position pliée 12 - Procédé selon la revendication 3 de pliage de la couverture par cheminement des chariots latéraux et des galets des tringles d'attelage sur des rampes adéquates 13 - Procédé selon la revendication 8 d'enfournement et d'extraction des trains de chariot grâce à des enfourneurs, k des treuils ou tout autre dispositif. 14 - Procédé selon les revendications 6 et 9 de condamnation électrique de toute l'installation la couverture étant en position fermée ou ouverte. 15 - Procédé selon revendication 10, de régulation des treuils d'extraction ou de fermeture et des enfourneurs permettant de réaliser les courses et vitesses optimales 16 - Procédé selon une des revendications précédentes caractérisé par la totale automaticité des commandes lors des opérations successives ou combinées.