Brevet FR2498226A1 — publié le 19820723

Structure porteuse pour bâtiments divers tels que hangars d'aviation. La présente invention concerne une structure porteuse pour bâtiments divers, tels que salles de sports, hangars d'aviation, halls d'exposition ou autres. Une structure connue de ce type est illustrée par le brevet français nO 2.188.010. Elle comprend, d'une part, deux poutres arquées de rive définissant les deux plans d'un dièdre et dont les extrémités sont supportées, au voisinage de l'arête de ce dernier, par deux culées d'ancrage et, d'autre part, deux réseaux croisés de câbles tendus entre les poutres. Les câbles de chaque réseau s'étendent en biais par rapport à l'arête du dièdre de façon à constituer les génératrices d'une surface de toiture sensiblement réglée et sont ainsi à la fois porteurs et tenseurs. De plus, les câbles sont solidarisés deux à deux à leurs points de croisement pour que les poutres arquées travaillent essentiellement en compression. Une telle structure est particullèrement avantageuse, car les poutres de rive sont en état d'qui libre permanent du point de vue des contraintes et il en est de même pour les deux réseaux de câbles. En outre, ce système équilibré est autos table et relativement léger par unité de surface couverte en comparaison avec les structures existentes. Par contre, ladite structure couvre un espace qui ne peut pas être facilement et économiquement divisé en salles multiples parfaitement isolées les unes des autres. Son utilisation exclusive est donc celle d'une salle polyvalente. De plus, son prix de revient n'est plus compétitif au delà d'une surface couverte d'étendue limitée, ce qui élimine certaines applications de grand intérêt, telles que les hangars d'aviation pour gros porteurs, les halls d'exposition, les stades, les complexes sportifs, les maisons de la culture ou autres d'importance internationale etc. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et d'apporter un avantage de portée considérable. I1 s'agit d'accroître la surface couverte en restant compétitif et en multipliant les possibilités de division ; concomitamment, il s'agit de permettre à la structure porteuse de soutenir des charges variées telles qu'un pont de levage, ce qui permet de libérer le sol de tout engin de manutention ou de service. Conformément a 'invention, la structure porteuse comporte au moins trois poutres de rive dont deux au moins sont arquées, ainsi que trois poutres arquées de chainage a convexité dirigée vers le haut, les trois poutres de chainage étant disposées en étoile depuis un noeud central, mais ces poutres aboutissant aux culées ; les deux réseaux croisés d'une même poutre de rive sont accrochés sur les deux poutres de chaînage qui délimitent le lobe correspondant et s'étendent avec les réseaux des deux autres lobes, symétriquement par rapport auxdites poutres de chainage; la charge massique de ces poutres de cbainage, due au poids propre de celles-ci et éventuellement au poids d'un équipement, étant suffisante pour que lesdites poutres de chafnage sollicitent les culées par des forces résultantes dirigées vers le bas et l'extérieur. I1 est important de remarquer que de faire aboutir les poutres étoilées de chainage sur les culées (plutôt que sur les sommets des poutres arquées de rive) et les réseaux de câbles en incidences symétriques sur lesdites poutres de chaînage conduit a ce que la structure est équilibre et autostable. Suivant une forme de réalisation particulibrement avantageuse, grâce à laquelle les locaux de servitude peuvent être très facilement rapportés en applique de façade, deux lobes sont délimités par deux poutres arquées de rive et par trois poutres arquées de chaînage, tandis que le troisième lobe est délimité entre les deux poutres de chaînage limitrophes par une poutre sécante reliant les culées correspondantes et profilée en correspondance avec la forme des deux réseaux de câbles de ce troisième lobe ainsi tronqué, câbles qui sont accrochés sur ladite poutre sécante de rive. De préférence, les poutres de rive et les poutres de chaînage sont solidaires des culées d'ancrage, éventuellement portées par des poteaux de surélévation. Par ailleurs, l'équipement qui charge le noeud central pour que toutes les poutres travaillent principalement en compression, peut être constitué par un pont pivotant suspendu sous ledit noeud et le long duquel sont guidés en translations conjuguées l'engin de levage et au moins un contrepoids d'équilibrage permettant de maintenir le pont pivotant pratiquement horizontal. De plus, la commande d'équilibrage d'un contrepoids auxiliaire est placée sous la depen- dance d'au moins un détecteur de dépassement de niveau vers le haut et vers le bas d'un témoin du pont par rapport a une piste circulaire horizontale de référence disposée concentriquement au pivot central de suspension. Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention et sa variante sont représentées, à titre d'exemples non limitatif, sur le dessin annexé. Sur ce dessin, - la figure 1 est une perspective illustrant, de façon schématique et pour l'essentiel, une forme de réalisation de la structure de l'invention. - la figure 2 est une vue en plan prise de dessus relativement à la figure 1. - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 et montrant une variante de réalisation de la structure, - la figure 4 est une coupe transversale prise, a plus grande échelle, suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Ainsi que cela ressort clairement des figures 1 et 2, la structure comporte trois poutres arquées de rive 1 à 3 dont les extrémités basses aboutissent sur des culées 4 à 6 ancrées au sol directement ou par l'intermédiaire de poteaux surélévateurs 7 à 9. Les culées sont disposées suivant les sommets d'un triangle équilatéral ; de préférence, elles constituent des encastrements pour lesdites poutres de rive, mais la liaison peut aussi être réalisée sous forme d'articulations ou d'un compromis entre encastrements et articulations. Ces poutres peuvent être fabriquées en bois lamellé-collé, en béton, en métal ou tout autre matériau approprié t elles sont conformes pour résister au mieux aux sollicitations auxquelles elles sont soumises ; elles s'élèvent progressivement jusqu'à leur sommet qui est situé à un niveau relativement haut et au cours de cette progression, elles s'écartent, vues en plan, du centre de la structure de façon relativement accentuée. Ainsi, les trois poutres arquées de rive définissent les bordures de trois lobes 10 à 12 qui, chacune s'épanouit vers l'extérieur en s'élevant. La structure comporte également trois poutres arquées de chaînage 10, 11 et 12 qui s'étendent en étoile depuis un noeud central massique 13 jusqu'aux culées précitées 4 à 6. Ces poutres de chaînage ont une convexité dirigée vers le haut, de façon à s'appuyer en compression sur lesdites culées à partir du noeud central 13 dont le niveau est confondu sensiblement avec celui des sommets de poutres arquées de rive. Ainsi lesdites poutres de rive et lesdites poutres de chaînage délimitent entre-elles les trois lobes de couverture précités 15 à 17 La structure comporte enfin, dans chacun des lobes 15 à 17 deux réseaux croisés de câbles destinés à assurer l'équilibre stable de la structure et, en même temps, à constituer en coopérant avec des bacs mêtalliques,des panneaux ou autres, une couverture du bâtiment construis avec ladite structure. Les câbles des deux réseaux croisés 18 et 19 remplissant le lobe 15 sont accrochés, à l'une de leursextrémités,sur la poutre de rive 1 et, à leur autre extrémité, sur les poutres de chalnage 12 et 10. D'une manière analogue, les deux réseaux croisés de câbles 20 et 21 remplissant le lobe 16 sont accrochés sur la poutre de rive 2 ainsi que sur les poutres de chaînage 10 et 11.D'une manière encore analogue les deux réseaux croisés de câbles 22 et 23 remplissant le lobe 17 sont accrochés sur la poutre de rive 3 ainsi que sur les poutres de chaînage 11 et 12. Tout d'abord, il est important de remarquer que les câbles 18 du premier réseau du lobe 15 s'eten- dent symétriquement, par rapport à la poutre de chaînage 10, avec les câbles 20 du lobe 16 et, par rapport à la poutre de chaînage 12, avec les câbles 23 du lobe 17 de même,les câbles 19 du deuxième réseau du lobe 15 s'étendent symétriquement, par rapport à la poutre de chaînage 10, avec les câbles 21 du lobe 16 et, par rapport à la poutre de chaînage 12, avec les câbles 22 du lobe 17 Une symétrie analogue s'observe par rapport à la poutre de chainage 11 entre les câbles 20 et 21 du lobe 16 et les câbles 22 et 23 du lobe 17. I1 est également important de remarquer que les câbles des deux réseaux conjugués d'un même lobe sont, après avoir été convenablement tendus, réunis à leurs points de croisement par des raccordsde liaison. Ainsi se trouve formée dans chaque lobe une nappe de câbles ressemblant à une résille conformée en surface sensiblement réglée, résille dont les mailles parfaitement stabilisées d'un point de vue géométrique constituent un support excellent pour les éléments de couverture précités. L'ensemble constitué par les trois poutres de chainage 10, 11, 12 réunies par le noeud central 13 sollicite, en raison de sa convexité et de sa charge massique, en raison également des efforts appliqués par lcs câbles qui sont accrochés symétriquement sur lesdites poutres de chaînage, les culées par des forces résultantes dirigées vers le bas et vers l'extérieur. La structure ainsi constituée est en équilibre autostable, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de construire entre le sol et les poutres de rive 1 à 3,unie façade participant à la résistance de l'ensemble ; en d'autres termes, la mise en place d'une telle façade est destinée à former l'enceinte mais non pas à soutenir lesdites poutres pour les empêcher de se soulever. Par conséquent et åes lors que ladite structure autos table est très résistante, il est parfaitement possible d'installer une façade de remplissage ou une façade suspendue ou encore une façade porteuse pour le cas notamment ot des charges supplémentaires peuvent être appliquées. La structure telle qu'elle est représentée sur les figures 1 et 2 présente trois lobes entiers sous lesquels peuvent être constitués des abris de surfacesidentiquespour des avions par exemple ; entre ces trois abris peuvent alors être installés des magasins 14 (figure 2). Mais dans certains cas, la surface couverte peut être celle de deux lobes complets,à laquelle un supplément de surface est ajouté pour pouvoir abriter deux avions plus gros porteur. Dans ce cas illustré par la figure 3/on retrouve les lobes 15 et 17 délimités par les poutres de rive 1 et 3,ainsi que par les poutres de chainage 10, 11 et 12.Par contre, le troisième lobe se trouve tronqué et désigné par le repère 16a ; il est alors délimité par les poutres de chaînage 10 et 11, ainsi que par une poutre sécante 24 qui relie les culées correspondantes 4 et 5 et qui est conformé en correspondance avec l'enveloppe des deux réseaux de câbles 20 et 21 disposés comme s'ils étaient destinés à constituer le lobe d'origine 16 ; la poutre sécante 24 est donc arquée et de préférence elle prolonge de façon sensiblement tangentielle les poutres de rive 1 et 3 de façon à se raccorder parfaitement à oelles-ci vues enplan y bien entendu, les câbles 20 et 21 sont accrochés sur cette poutre sécante 24. Comme cela est indiqué dans ce qui précède, l'ensemble des poutres de chainage 10 à 12 peut être surchargé sans que cela nuise à l'équilibre de la structure et mieux, cette surcharge appliquée dans des limites raisonnables améliore la stabilité du système. Une telle surcharge peut avantageusement être celle d'un pont de levage qui est particulièrement utile dans un hangar d'aviation pour accéder par le haut-aux avions qui y sont abrités, en vue de les réparer, d'effectuer les révisions périodiques et de procéder à l'entretien classique. La figure 4 montre que le noeud central 13 de la structure est équipé d'un pivot sous-jacent 25 qui permet à la fois - de suspendre en son milieu un pont 26, de façon qu'il puisse pivoter à la manière d'un fléau, en vue de le maintenir parfaitement horizontal grâce à la mise en oeuvre de moyens d'équilibrage définis ci-après - et de permettre à ce pont de tourner autour d'un axe vertical, en vue de lui faire prendre l'orientation qui convient au travail à effectuer. A cet effet, le pivot 13 peut-être une couronne tournante du type à rotule, équipée d'une denture opposée à la portée sphérique, cette denture intérieure ou extérieure coopérant alors avec un pignon d'entraînement accouplé à un groupe moto - réducteurfrein. Le long du pont pivotant et tournant 26 est guidé en translation un chariot 27 muni d'un engin de levage tel qu'un treuil 28, le chariot étant en outre relié à un dispositif d'entraînement en transla non représenté sur le dessin schématique de la figure 4 étant donné qu'il peut être de n'importe quel type. Pour équilibrer ce système à vide, c'est-d- dire lorsque l'engin de levage 28 n'est pas chargé, un contrepoids 29 de masse égaleà celle du chariot 27 par rapport à l'axe vertical de rotation passant par le pivot 13 ; à cet effet, un câble sans fin 30 est enroule sur deux poulies extrêmes 31 et ses deux brins sont solidarisés respectivement avec le chariot et avec le contrepoids. Pour équilibrer maintenant le système en fonction du chargement du chariot 27 et éventuellement d'autres organes évoqués ci-après,un contrepoids auxiliaire 32 est guidé le long du pont 26 et relié à un dispositif d'entraînement en translation non représenté. Ce dispositif est placé sous la dépendance d'un détecteur de dépassement de niveau 33 vers le haut et vers le bas. Dans l'exemple représenté, un témoin ou senseur 34 fixé sur le pont est interposé entre les ailes supérieure et inférieure d'une piste circulaire de référence fixée horizontalement et concentriquement au pivot 13 sous les poutres de chaînage 10 à 12. Lorsque le pont s'incline vers le bas ou vers le haut le censeur 34 contacte l'aile supérieure ou l'aile inférieure de la piste 35 et émet un signal de détection qui est dirigé vers le poste automatique d'équilibrage. Le signal de détection est traité et donne naissance à un signal de commande qui est dirigé vers le dispositif d'entraînement du contrepoids auxiliaire 32 afin que ledit dispositif actionne ledit contrepoids et le déplace dans le sens approprié pour que l'horizontabilité du pont soit rétablie. Le pont peut être équipé de nombreux autres accessoires et en particulier d'un bras articulé 36 muni en bout d'une plateforme de travail 37 et d'outils de manutention. Ce bras peut être installé à poste fixe sous le pont 26, mais il est préférable qu'il soit lui aussi guidé en translation le long de ce pont et relié à un dispositif d'entraînement indépendant ; dans ce dernier cas, le contrepoids auxiliaire 32 intervient pour maintenir l'équilibre. La mobilité du bras 36 permet d'accéder à tous les points de l'avion où des opérations de travail doivent être exécutées. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation représentée et décrite en détail ainsi qu 'à sa variante, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, la structure peut comporter plus de trois lobes dont la totalité sont entiers ou dont certains sont tronqués dès lors cette structure est constituée par autant de poutres de rive (dont certaines peuvent être des poutres sécantes), autant de poutres de chaînage, autant de culées et autant de paires de réseaux de câbles que ladite structure comporte de lobes. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. - Structure porteuse pour bâtiments divers, tels que salles de sports, hangars d'aviation, halls d'exposition ou autres, comprenant, d'une part, des poutres arquées de rive dont les extrémités sont supportées, par l'intermédiaire d'articulations ou d'encastrements par des culées ancrées au sol et, d'autre part, par des réseaux croisés de câbles accrochés sur lesdites poutres, s'étendant en biais par rapport à la ligne fictive reliant deux culées opposées, tendus et reliés deux à dieux à leurs points de croisement afin de constituer les mailles d'un filet porteur de toiture, caractérisée - en ce qu'elle comporte au moins trois poutres de rive dont deux au moins sont arquées ainsi que trois poutres arquées de chaînage (10 à 12) à convexité dirigée vers le haut, les trois poutres de chaînage étant disposées en étoile depuis un noeud central (13), mais ces poutres aboutissant aux culées (4 à 6) - en ce que les deux réseaux croisés (18 et 19, 20 et 21, 22 et 23) d'une même poutre de rive sont accrochés sur les deux poutres de chaînage qui délimitent le lobe correspondant (15, 16 ou 17) et s'étendent avec les réseaux des autres lobes, symétriquement par rapport auxdites poutres de chaînage. - et en ce que la charge massique de ces poutres de chaînage, due au poids propre de celles-ci et éventuellement au poids d'un équipement (26) est suffisante pour que lesdites poutres de chaînage sollicitent les culées par des forces résultantes dirigées vers le bas et l'extérieur. 2.- Structure porteuse selon la revendication 1 caractérisée en ce que deux lobes (15, 17) sont délimités par deux poutres arquées de rive (1,3) et par trois poutres arquées de chaînage (10 à 12), tandis que le troisième lobé (16a) est délimité entre les deux poutres de chaînage limitrophes (10 et 11) par une poutre sécante (24) reliant les culées correspondantes (4 et 5) et profilée en correspondance avec la forme des deux réseaux de câbles (20, 21) de ce troisième lobe ainsi tronqué, câbles qui sont accrochés sur ladite poutre sécante de rive. 3.- Structure porteuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les poutres de rive (1 à 3) et les poutres de chaînage (10 à 12) sont solidaires des culées d'ancrage (4 à 6), éventuellement portées par des poteaux de surélévation (7 à 9). 4.- Structure porteuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'équipement qui charge le noeud central (13) pour que toutes les poutres travaillent principalement en compression, est constitué par un pont pivotant (26) suspendu sous ledit noeud et le long duquel sont guidés en translations conjuguées l'engin de levage (27) et au moins un contrepoids d'équilibrage (29) permettant de maintenir le pont pivotant pratiquement horizontal. 5.- Structure porteuse selon la revendication 4, caractérisée en ce que la commande d'équilibrage d'un contrepoids auxiliaire (32) est placée sous la dépendance d'au moins un détecteur de dépassement de niveau (33) vers le haut et vers le bas d'un témoin du pont (34) par rapport à une piste circulaire horizontale de référence (35) disposée concentriquement au pivot central de suspension (13). 6.- Structure porteuse selon la revendication 5, caractérisée en ce que le pont pivotant (26) est également équipé d'au moins un bras articulé (36) muni en bout d'une plateforme de travail (37) et d'outils de manutention, ce bras étant arrimé à point fixe ou mobile sur ledit pont.