Brevet FR2554147A1 — publié le 19850503

CONSTRUCTION EN FORME DE HALLE La présente invention concerne une construction en forme de halle, pourvue d'une structure de couverture d'espace en forme de membrane ou de voile, qui est suspendue ou tendue dans sa zone périphérique, l'espace couvert étant entouré au moins en partie par un bâtiment accolé ou un bâtiment non accolé. Pour des applications industrielles, agricoles, de stockage, commerciales, sportives, pour des expositions et pour d'autres utilisa- tions, il est fréquemment nécessaire de disposer de surfaces plus ou moins grandes qui sont recouvertes. Un groupe de telles couvertures d'espaces est constitué par les constructions du genre à membranes ou à voiles, par exemple des toitures en tôles métalliques, des chapiteaux en toile (prélarts) etc. De telles constructions sont utilisées de plus en plus largement à cause de leurs propriétés avantageuses. Pour donner une stabilité suffisante à une telle construction en forme de halle, on doit généralement créer dans la construction une condition de tension, c'est-à-dire que le voile de couverture d'espace ou de volume correspondant et/ou les câbles porteurs principaux doivent être tendus avec une certaine force. Cela peut être effectué au moyen d'éléments de charge ou de tension qui sont disposés dans le volume recouvert ou bien par une action de soutènement au moyen d'un mât, etc. Il est d'une importance fondamentale que la structure de couverture d'espace soit ancrée correctement dans sa zone périphérique. Dans les réalisations connues, l'ancrage est en outre effectué de telle sorte que les cables de tension de la structure de couverture d'espace, qui sont répartis en fonction des impératifs existants, soit fixes sur des corps de base volumineux et de poids élevés ou bien sur des corps de base ancrés dans le sol d'une manière particulière. Les charges concentrées sont ainsi fréquemment transmises de cette manière lorsque la capacité d'absorption de charge du matériau constituant le voile de couverture (membrane) est également suffisante pour permettre une tension sans câbles porteurs particuliers (un tel mode de réali- sation est décrit par exemple dans la revue spécialisée allemande "Sportstâttenbau und BUderanlagen" n0 6/83, page 406). L'espace intérieur recouvert est entouré au moins partiellement, dans la plupart des cas, par différents bâtiments en relation avec la fonction de l'installation, notamment des volumes auxiliaires (bureaux, vestiaires, salles d'eau, toilettes, restaurants, etc.). Dans les réalisations connues, ces bâtiments ne sont cependant pas incorporés -comme des constructions- à la structure de couverture d'espace présentant la plus grande portée sous la forme d'un système statique commun. L'objet de l'invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés cidessus, et elle a pour but de créer une construction en forme de halle, qui soit réalisable d'une manière plus simple et moins coûteuse que les solutions connues. L'invention est basée sur la connaissance que, dans le cas o les forces intérieures résultant de la suspension ou de la tension se produisant dans une zone périphérique de la structure de couverture d'espace, sont transmises à un anneau fermé entourant fonctionnellement le volume recouvert mais pas uniquement pour des raisons statiques, la fixation, effectuée de façon-ininterrompue ou même ponctuelle, des bords de la structure de couverture d'espace peut être réalisée d'une manière simple et sans fondation spéciale. Il est en outre connu que l'anneau comprimé peut également servir de toit et/ou de plaque de fondation et/ou de mur pour les bâtiments entourant l'espace recouvert et également nécessaires par ailleurs. Dans le premier cas, les composantes horizontales des forces intérieures résultant de la suspension ou de la tension sont absorbées en corres- pondance par le toit de forme annulaire; elles ne sont cependant plus transmises aux structures soutenant le toit et aux structures de fonda- tion. De cette manière, il est suffisant de prévoir à la place d'une fondation spéciale également un simple radier ou semelle. Dans le second cas, lorsque les forces horizontales sont transmises au radier fonction- nant comme un anneau comprimé, la structure spatiale ou bien ses câbles sont fixes sur des panneaux de mur ou des colonnes ou poteaux ou bien des structures à barres. Celles-ci transmettent alors également à la fondation les forces intérieures résultant de la suspension ou de la tension. Dans la troisième variante de réalisation, les forces intérieures sont absorbées par le mur (par exemple vertical) du bâtiment entourant -au moins en partie sous forme d'un anneau- l'espace recouvert. Pour résoudre le problème posé, on est ainsi parti d'une construc- tion en forme de halle, qui est pourvue d'une structure de couverture d'espace ou spatiale en forme de membrane ou de voile. A cet égard, la structure de couverture d'espace est suspendue ou tendue dans sa zone périphérique et en outre l'espace recouvert, ou tout au moins une partie de celui-ci, est entouré par un bâtiment accolé ou bien par plusieurs bâtiments non accolés. Un perfectionnement a été apporté à une telle conception, conformément à l'invention, par le fait que la construction en forme de halle comporte un toit et/ou un radier et/ou un mur relié fonctionnellement avec un ou plusieurs bâtiments entourant l'espace recouvert, absorbant les forces intérieures résultant de la suspension ou de la tension de la structure de couverture d'espace du volume et agencé également de manière à supporter des charges dans une direction annulaire. Le contour de tracé de la halle a avantageusement une forme circulaire mniais il peut cependant avoir également une forme d'ellipse, ou bien d'un polygone régulier, ou analogue. Dans un mode avantageux de réalisation de l'invention, la struc- ture de couverture d'espace est fixée dans sa zone périphérique sur le toit agencé de façon à supporter des charges dans une direction annu- laire, auquel cas le toit comporte une inclinaison correspondant à l'orientation tangentielle de la ligne de coupe de la structure de couverture d'espace reliée avec lui. Le toit est soutenu par des murs, des colonnes et/ou des poteaux ou bien des structures à barres ou en treillis. La fonction des structures d'appui est avantageusement consti- tuée par un radier ou par des longrines de fondation. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la structure de couverture d'espace est fixée dans sa zone périphérique directement ou indirectement sur des constructions appropriées pour la transmission des forces résultant de la suspension ou de la tension, au radier agencé de façon à supporter des charges dans une direction annulaire, par exemple des panneaux de murs ou bien des colonnes et/ou poteaux, ou bien des structures en treillis. Le radier peut être réuni à d'autres structures de fondation et un bardage d'enceinte peut également être relié à celui- ci. Dans un autre mode de réalisation, la structure de couverture d'espace est fixée dans sa zone périphérique directement ou indirecte- ment sur une paroi de forme annulaire ou bien sur une autre construction orientée notamment verticalement et qui absorbe les forces intérieures de la construction. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins une partie de la construction entourant l'espace recouvert peut être réali- sée comme un bâtiment à un ou plusieurs étages. La structure de couver- ture d'espace de ce bâtiment peut être également identique à la couver- ture agencée également pour supporter des charges dans une direction annulaire et/ou sa fondation peut également être identique au radier agencé pour supporter des charges dans une direction annulaire. Les murs ou bien les constructions porteuses et de délimitation d'enceinte sont avantageusement identiques, au moins en partie, aux structures qui servent à soutenir la couverture et/ou à transmettre au radier les forces résultant de la suspension ou de la tension de la structure de couverture d'espace -notamment des forces horizontales-. Il est en outre avantageux qu'une partie du bâtiment entourant l'espace recouvert soit agencée sous forme d'une construction réalisée en relation avec la fonction de la halle. Par exemple dans le cas d'une halle de sport ou d'une construction analogue, on pourrait agencer une tribune, etc., de manière que sa toiture soit constituée par la couver- ture agencée de manière à supporter également des charges dans une direction annulaire et/ou que sa fondation soit également constituée par un radier agencé pour supporter des charges dans une direction annu- laire. Les structures de couverture ou les murs sont également avanta- geusement identiques au moins en partie aux constructions servant à soutenir la couverture et/ou à transmettre au radier les forces essen- tiellement horizontales se produisant lors de la fixation de la struc- ture de couverture d'espace ou bien ils doivent également remplir leur fonction. La structure de couverture d'espace est avantageusement associée à un voile continu qui, pour autant que sa capacité de portance le permette, est fixé à sa périphérie de façon continue ou ponctuelle. Il est égale- ment possible d'envisager un mode de réalisation dans lequel le voile continu soit supporté par des câbles et la structure de couverture d'espace soit fixée par ces derniers dans sa zone périphérique. La structure de couverture d'espace suspendue dans sa zone périphé- rique est, le cas échéant, tendue ou chargée en un ou plusieurs endroits dans la zone recouverte. En outre, il est également possible d'envisager un mode de réali- sation de la halle conforme à l'invention dans lequel la structure de couverture d'espace fixée dans sa zone périphérique soit soutenue à l'aide d'un ou plusieurs mâts. La fondation de cette structure de soutènement peut être réunie à l'ancrage de la structure de couverture d'espace sous la forme d'un système commun de manière à compenser les forces intérieures. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe de la première forme de réali- sation de la halle selon l'invention, avec une structure de couverture d'espace suspendue; - la figure 2 représente en coupe une variante du mode de réalisa- tion de la figure 1; - la figure 3 représente en coupe une autre variante de la réali- sation de la figure 1, comportant une structure de couverture d'espace soutenue par dessous; - la figure 4 représente en coupe une quatrième forme de réalisa- tion de la halle selon l'invention; - la figure 5 représente une variante de la réalisation de la figure 4 o la structure de couverture d'espace est soutenue par dessous; - la figure 6 est une vue latérale de la réalisation de la fi- gure 3; - la figure 7 est une vue en plan de la construction de la fi- gure 6. Sur les dessins, des éléments analogues ont été désignés par les mêmes références numériques. Comme le montre la figure 1, un volume intérieur 1 est délimité supérieurement par une structure de couverture d'espace 2, qui est réalisée dans le cas considéré sous la forme d'un voile 3 (sans câbles porteurs) présentant une grande résistance à la traction dans deux directions. Comme matière pour former le voile 3, on a utilisé dans ce cas une toile synthétique (bâche). Le cas échéant, dans le cas d'une portée de 30 à 40 m par exemple, le voile 3 peut être constitué égale- ment de tôle d'acier de 2 mm d'épaisseur ou bien d'une bâche pourvue de renforts en tissu ou bien d'autres bâches. Le voile 3 peut, le cas échéant, être tendu au moyen de câbles ou d'une structure en treillis. La structure de couverture d'espace 2 est fixée le long de son bord, dans le cas considéré de façon ininterrompue -d'une manière connue en soi-, sur un toit 4 réalisé conformément à l'invention en béton armé, de forme annulaire et supportant également des charges dans une direc- tion annulaire. Le toit 4 supportant également des charges dans une direction annulaire est pourvu sur la figure i d'une inclinaison dirigée vers l'intérieur et définissant une surface tronconique avec laquelle est reliée la structure de couverture d'espace 2. Le sommet imaginaire du tronc de cône est dirigé dans ce cas vers le bas, ce qui est non seule- ment approprié du point de vue statique mais également en ce qui concerne l'évacuation centrale des eaux. Le point de sollicitation ou de tension de la structure de couverture d'espace 2 a été désigné par une flèche 5. Sur la partie gauche et la partie droite de la figure 1, le toit 4 porte respectivement des variantes différentes structure porteuse 6. Dans le cas de la variante placée à gauche, le toit 4 est supporté par des parois transversales 7 disposés radialement et qui s'appuient en bas sur une fondatiorrà longrines 8 -réalisée dans ce cas sous forme d'un simple radier-. Pour la variante placée à droite, la structure por- teuse 6 est soutenue par une poutre ou par une structure en treillis, qui se compose dans ce cas de barres 9, 10, 11 reliées de façon arti- culée. La structure porteuse 6 assure simultanément la stabilisation du toit 4. Du fait que le toit 4 fonctionnant comme un anneau comprimé absorbe les composantes horizontales des forces résultant de la suspen- sion ou de la tension, il est suffisant d'utiliser ici une simple fondation à longrines 8. Le toit 4 qui supporte principalement des charges dans une direc- tion annulaire, les parois transversales 7 et la fondation à longrines 8 constituent dans ce mode de réalisation une partie organique des bâti- ments 12 entourant ici en partie le volume couvert 1. Le cas échéant, les parois transversales 7 peuvent être également remplacées par un mur vertical 13 ou bien elles peuvent être associées à celui-ci. La structure représentée sur la figure 2 concorde essentiellement avec celle de la figure 1. Dans ce cas, cependant, un mur 13 soutient un toit 4 sur son bord extérieur et, en outre, un bâtiment 12 se compose d'une tribune 14 de profil étagé et entourant le volume 1 agencé comme une arène ainsi que de volumes auxiliaires 15 à 18, qui sont constitués dans ce cas par exemple par des bureaux, des vestiaires, des salles d'eau, des vestiaires, des salles de restauration, etc. Sur la figure 2, la structure de couverture d'espace 2 est pourvue d'une partie profilée 19 placée au centre et servant à l'évacuation des eaux et à la ventilation. Le mode de réalisation de la figure 3 est différent du mode de réalisation de la figure 1 par le fait que dans ce cas, un voile 3 d'une structure de couverture d'espace 2 est soutenu par le bas ou tendu au moyen d'un mât central 20. Le mât 20 est relié de façon articulée à une fondation 8', et ses câbles de stabilisation (non représentés) peuvent également être accrochés au toit 4. Il est évident que dans ce cas le sommet imaginaire de la surface tronconique du toit 4 est dirigé vers le haut. Dans les autres formes de réalisation représentées sur les figu- res 4 et 5, une structure de couverture d'espace 2 se compose d'un voile homogène 3 et de câbles 21 le supportant. Sur la partie gauche des figures, les câbles porteurs 21 sont fixes sur des parois transver- sales 7 disposées radialement alors que dans la variante représentée sur le côté droit, ils sont par contre fixes sur une structure porteuse 6 agencee sous forme d'une structure à barres et en treillis. Ces struc- tures transmettent les forces intérieures résultant de la suspension ou de la tension de la structure de couverture d'espace 2 à un radier 22 absorbant également des charges dans une direction annulaire. Dans la variante de gauche, il est prévu entre chacune des parois transver- sales 7 une paroi verticale 13. De façon analogue au toit 4 des figures 1 à 3, le radier 22 des figures 4 et 5 agit également comme un anneau comprime. Il empêche un mouvement d'éloignement des points d'ancrage des câbles en opposant une résistance à une déformation de l'anneau circulaire plan sous forme d'un tronc de cône ou bien d'une surface incurvée se rapprochant de ce profil. Les composantes verticales des forces de tension sont contre- balancées par le poids propre ou bien, lorsque la fondation est commune, par l'action, sollicitant la fondation, du poids propre et du mât 20 (figure 5) assurant un soutènement par le bas. Le radier 22 supportant également des charges dans une direction annulaire, transmet de son côté les forces verticales, provenant de la structure de couverture d'espace 2, au sol et d'autre part il fonctionne sous l'action des forces intérieures horizontales comme un anneau comprimé et, en outre, il sert également de fondation pour le bâtiment entourant le volume couvert 1, par exemple une tribune, des volumes auxiliaires, etc. D'une manière analogue, les parois transversales 7 et les parois 13 forment une partie du bâtiment 12. En outre, le radier 22 forme également, dans la variante représentée à droite sur la figure 5, un bardage d'enceinte qui peut être combiné à d'autres bardages ou bien être relié à ceux-ci. La figure 6 est une vue latérale du mode de réalisation de la figure 5 et la figure 7 est une vue de dessus de sa structure en coupe. Ces figures mettent en évidence l'agencement différent du volume inté- rieur 1 ainsi que la disposition en forme de secteur des bâtiments additionnels 12. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles & l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Construction en forme de halle, pourvue d'une structure de couverture d'espace en forme de membrane ou de voile, qui est suspendue ou tendue dans sa zone périphérique, l'espace couvert étant entouré au moins en partie par un bâtiment accolé ou un bâtiment non accolé, caractérisée en ce qu'elle comporte un toit (4), et/ou un radier (22) et/ou un mur (13), supportant également des charges dans une direction annulaire, relié fonctionnellement à un ou plusieurs bâtiments (12) entourant l'espace couvert (1) et absorbant les forces résultant de la suspension ou de la tension de la structure de couverture d'espace (2). 2.- Construction selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente un contour de tracé en forme de cercle, d'ellipse ou de polygone régulier. 3.- Construction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la structure de couverture d'espace (2) est fixée dans sa zone périphérique sur un toit (4) agencé de façon à supporter également des charges dans une direction annulaire. 4.- Construction selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'inclinaison du toit (4) agencé de façon à supporter des charges dans une direction annulaire, est sensiblement identique à la direction tangentielle de la ligne de coupe de la structure de couver- ture d'espace (2) reliée à ce toit. 5.- Construction selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une structure porteuse (6) du toit (4) agencé de manière à supporter également des charges dans une direction annulaire est consti- tuée par des parois transversales (7) et/ou les murs (13) et/ou des structures à barres ou en treillis. 6.- Construction selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il est prévu en-dessous de la structure porteuse (5) une fondation à longrines (8) ou bien un radier (8'). 7.- Construction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la structure de couverture d'espace (2) est fixée dans sa zone périphérique sur une construction, avantageusement les parois transver- sale (7), appropriée pour la transmission des forces résultant de la suspension ou de la tension de la structure de couverture d'espace (2) au radier (22) agencé de manière à supporter également des charges dans une direction annulaire. 8.- Construction selon une des revendications i ou 2 ou 7, carac- térisée en ce que le radier (22) agencé de manière à supporter également des charges dans une direction annulaire est réuni à d'autres structures de fondation et/ou des bardages d'enceinte. 9.- Construction selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'au moins une partie du ou des bâtiments (12) entourant le volume couvert (1) est agencée sous forme d'une construction à un ou plusieurs étages. 10.- Construction selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la couverture du ou des bâtiments (12) est identique au toit (4) agencé de manière à supporter également des charges dans une direc- tion annulaire et/ou sa ou leurs fondations sont identiques au radier (22) agencé de manière à supporter également des charges dans une direction annulaire, et sa ou leurs murs sont identiques aux murs (13) et en outre, sa ou leurs structures de support et de délimitation de volume sont identiques au moins partiellement aux structures, avantageu- sement les parois transversales (7), servant à soutenir le toit (4), agencé de manière à supporter également des charges dans une direction annulaire, et/ou à transmettre les forces horizontales résultant de la suspension ou de la tension de la structure de couverture d'espace (2) au radier (22). 11.- Construction selon une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la structure de couverture d'espace (2) est pourvue d'un voile continu auto-porteur (3) qui est fixé au moins par sections à sa zone périphérique. 12.- Construction selon une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la structure de couverture d'espace (2) est pourvue d'un voile continu (3) et de câbles (21) le supportant, ces derniers servant également à la fixation de la structure de couverture d'espace (2). 13.- Construction selon une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la structure de couverture d'espace (2) est soutenue au moins par un mât (20). 14.- Construction selon une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la structure de couverture d'espace (2) suspendue dans sa zone périphérique est tendue ou sollicitée dans la zone couverte au moins en un endroit (5). 15.- Construction selon une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que la fondation des structures de tension et de soutènement par en dessous est incorporée à un ensemble de fondations commun.