Brevet FR2616171A1 — publié le 19881209

- DISPOSITIF DE PROTECTION CONTRE LES SEISMES, DES BâTIMENTS IMMEUBLES, GRANDS ENSEMBLES, MAISONS INDIVIDUETTRS INTRODUCTION Après bien d'années de réflection et connaissant les dégâts et pertes de vies humaines occasionnée par les séismes comme ceux qui se sont produits dernièrement au Mexique et bien avant à AGADIR ( Maroc ) ou bien encore à EL-AShAM (ex ORLLANVITSrR ) Algérie et dans bien d'autres pays dans le monde, j'ai mené une étude oui m'a conduit àla mise au point d'un dispositif de protection efficace des édifices, contre les séismes importants et des plus courants. Ainsi donc contre les séismes de force allant de 5 à 7,5-8degrés de magnitude, quelqu'en soit leur amplitude ou leur durée, les bâtiments ne subiront ni dislocation, ni effondrementé et, par conséquent bien de vies humaines seront sauvées. Je me dois cependant de préciser que ce dispositif ne couvre pas, bien entendu, les séismes trés importants de force X , XI, ou XII de magnitude allant de plus de a à 9 degrés et davantage sur l'échelle de RICHTER et dont les effets dévastateurs produisent -un bouleversement ou un effondrement total de toute une Région comme ceux, par exemple, qui se sont produits au CHILI en 1960, d'intensité XI degrés jamais égalée. Il est évident que dans ce cas extrême, plutôt rare, il devient donc impossible de prévoir une quelconque protection. DEH'INITION La présente.invention consiste donc en un dispositif de protection efficace contre les séismes. Le principe consiste en un procédé intzoduit entre le sol et le batiment, capable d'encaisser tous mouvements terrestres consécutifs aux tremblements de terre, que ceux-ci soient horizontaui, latéraux, rotatifs ou ondulatoires,quelqu'eoit aussi leur emplitude ou leur durée. C'est ainsi que l'idée est venue de la pose à plat d'un dispositif de roulement à billes permettant tout déplacement du sol sans aue celui-ci puisse agir sur la construction. Ce sont les roulements à billes qui se déplaceront sous le socle en béton armé servant de support au bâtiment lui-même, celui-ci restant immobile en toutes circonstances pendant toute la durée des secousses. Avec ce dispositif la protection devient donc efficace et évite la dislocation, la destruction totale ou meme partielle de toute construction en dur, des Immeubles, Grande ensembles, maisons individuelles pour peu que ceux-ci soient construits égalements sous une forme anti-sismique. D'innombrables vies humaines, comme il est dit plus haut, pourront donc, dans ces conditions, être sauvées. ( Ce qui nrest pas rien ). La forme anti-sismique de construction sera donc, éventuellement, le complément du dispositif de roulement à billes qui, lui, reste la base principale de la protection contre les séismes les plus courants lesquels ont tant de victimes parmi la population. Cette forme de construction anti-sismique comprendra donc obligatoirement une ossature en béton armé, d'un seul tenant, c'est-a-dire que les piliers depuis leur grande assise seront reliés entre eux par un chaînage en béton armé et vibré, dans le sens horizontal et transversal, les dalles dans les différents niveaux seront également accrochées aux piliers et aux poutrelles formant chaînage. Cette ossature en béton prendra obligatoirement. naissance à la base du socle supérieur du dispositif de roulement et sera soudée à l'armature du dit socle. Tout ceci formera donc un ensemble trés solide, genre caisson, et indéformable ce qui évitera, surtout par l'intermédiaire du dispositif de roulement à billes, une dislocation et par suite l'effondrement de l'Ediffce, quelqu'en soit les mouvements du sol. COMPOSITION Le dispositif de roulement a billes se aécompose de la façon suivante: 1)- Un socle en béton armé vibré coulé à même le sol et couvrant toute la surface du bâtiment (FIG 1-6 ) sur Dessin. 2)- sur ce socle inférieur sont posées des tôles acier servant de surface de roulement tr'IG.4-14). Ces tôles sont assemblées entre elles et soudées par points, afin de constituer une surface plane bien homogène facilitant, sans accroc, le déplacement des billes à l'intérieur de leurs alvéoles. 3)- Sur ces tôles viennent posées et soudées les cages alvéolaires des roulements (FIG.1-8) dont le but est de maintenir les billes dans leur position initiale à l'intérieur de la dite cage,les empêchant ainsi de se déplacer ( ces billes doivent rouler, mais non se déplacer entre elles). La surface inférieure des toles devra comporter des stries afin de lui donner une bonne adhésion sur le socle en béton au moment du coulage de celui-ci. 4)- Ensuite viennent posées les billes en acier dur (?il. 1-79 dans les alvéoles de la cage. 5)- Au-dessus des billes sont déposées les tôles acier identiques à celles du bas(RIG. 1-11). La surface plane sera, bien entendu, posée sur les billes, la surface striée tournée vers le haut. Les deux surfaces planes des tôles, entre lesquelles se trouvent les billes, composent le dispositif de roulement. O)- Sur les tôles supérieures est coulé le socle en béton armé (FIG.1-18) supportant, lui; la construction et sur lequel prennent naissance les armatures des piliers formant l'ossature du bâtiment. 7)- üne partie saillante du dispositif de roulement tout autour du bâtiment permet tout déplacement du sol, sous l'effet du séisme, sous le socle supérieur empêchant celui-ci de ne se trouver à aucun moment en porte à-faux, en dehors du dispositif de roulement. 8)- Cette partie saillante sera protégée des poussières par une semelle, en béton armé vibré, (?IG. 1-3) coulée d'un même tenant avec le socle. Cette semelle tout en protégeant le dispositif de roulement permettra, en couvrant le vide entre le bâtiment et le sol, le passage éventuel de véhicules lourds depuis l'extérieur vers l'intérieur du bâtiment. MISE EN OEUVRE a)- Creusement du sous-sol à la profondeur voulue pour la constitution de la cave et s'assurer d'une meilleure dureté du sol. b)- Pose de l'armature métallique (r'IG. 1-5) et coulage du béton vibré pour le rendre plus compact et plus solide, sur toute la surface de la cave. Les armatures en acier rond torsadé, l'épaisseur du dit socle en béton armé vibré seront calculées suivant la charge totale à supporter ainsi que les épaisseurs des tôles acier, la section des billes, leur nombre seront également calculées en fonction de ces charges. Ce béton constitue le socle inférieur (SIG.1-ó) sur lequel repose le dispositif de roulement. c)- Pose sur le dit socle des tôles acier soudées entre elles par points et scellées sur le béton afin de les rendre solidaires ae celui-ci. Ces tôles auront d'un coté une surface lisse servant de surface de roulemert. de l'autre une surface striée afin d'obtenir un meilleur accrochage sur le béton. Elles forment la surface de roulement de la partie inférieure du dispositif (FIG.1-14). d)- Sur cette surface lisse et bien plane viennent, soudées par points les différents éléments alvéolaires formant la cage des roulements à billes (FIG.1-6) et (FIG. 2/2-89, ainsi qu'une ceinture métallique(FIG.1-20) entourant le socle. La ceinture métallique entourant le socle supérieur a pour objet 1)- de maintenir, assemblées entre elles par points de soudure, les tôles constituant la surface de roulement supérieure, 2 )- de rendre solidaire ces tôles du dit socle. Elle restera noyée dans le béton. Les éléments alvéolaires ont pour objet de maintenir les billes en leur emplacement initial, lors des mouvements du sol produits par les secousses sismiques, de conserver ainsi une bonne répartition des points d'appui de la charge, tout en permettant à ces billes de se mouvoir facilemen à l'intérieur de ieurs alvéoles sans qu'elles aient tendance à se ii déplacer entre elles. Ici se trouve, par ces éléments alvéolaires, la nouveauté et l'intérêt principal de l'invention . La hauteur des alvéoles devra être légèrement supérieure à la demi section de la bille afin d'éviter tout chevauchement de celle-ci. e)- Pose des billes en acier dur (FIG. 1-7) dans les alvéoles f)- Pose des tôles acier, identiques à celles du bas, dont la partie lisse repose sur les billes, la partie striée tournée vers le haut. Elles forment donc la surface de roulement de la partie supérieure (FIG. 1-11). g)- Comme il est déjà spécifié et afin qu'il y ait un assemblage homogène, et d'un seul tenant, elles seront -soudées entre elles par points. h )- Pose sur ces tôles à hauteur nécessaire les armatures métalliques du socle en béton (FIG.1-9 )sur lesquelles sont soudées et prennent naissance les armatures des piliers en béton armé vibré formant l'ossature de l'Edifice (FIG.1-19). i )- Coulage sur ces tôles du socle supérieur (H'IG. 1-18) en béton armé vibré, celui-ci servant d'assise au bâtiment La surface de ce socle sera égale à celle de la construction avec un léger débord tout autour de celle-ci. Ce léger débord servant à maintenir d'un coté les tôles de coffrage (FIG. 1-15) pour le coulage du béton des semelles. l'autre coté des tôles étant supporté par une cale que l'on ialà enlèvera au moment du décoffrage. A noter que la surface du socle inférieur sera, elle, plus importante avec un débord vis-à-vis du bâtiment égal à un mètre ou plus. Ceci afin de permettre au sol, lors du séisme, de se mouvoir sans qu'il n'y ait aucune répercussion sur 1'Edifice.Ce procédé constitue la deuxième nouveauté essentielle de l'invention. La troisième nouveauté importante est la pose du dispositif de roulement à billes entre les deux socles, en béton, l'un inférieur reposant sur le sol, l'autre supportant la construction. Ceci permettant une isolation totale du bâtiment vis-à-vis du sol. La quatrième nouveauté, trés importante, de l'invention est la création du vide d'air à l'intérieur du dispositif de roulement. Ceci afin d'éviter toute forme de rouille sur les billes, tôles acier, éléments alvéolaires, l'humidité ne pouvant y séjourner. Pour cela, il est prévu d'une part la protection du dispositif de roulement contre les infiltrations d'où qu'elles viennent, inondations ou autres, un caniveau de récupération des éventuelles infiltrations. Ce caniveau en béton(RIG.1-4) sera accolé tout autour du socle inférieur en béton et canalisera ces eaux vers les égoûts. Un joint d'étanchéité (FIG.1-2) constitué par du bitume, mortier en ciment ou. autre, sera coulé entre la semelle de protection du dispositif de roulement et le sol proprement dit pour l'obturation des entrées d'air et obtenir un vide parfait par dépression (IG.1-13 ). l'air restant, après la finition des travaux, dans le dispositif de roulement, s'évacuera par lui-même par capillarité à travers le sol. Mais il est prévu en plus, un tube avec robinet d'arrêt permettant de faire le vide d'air (FIG.1-12) et scellé à travers la semelle, ainsi qu'un manomètre de contrôle du vide d'air (FIG.1-10). Il sera donc possible d'aspirer totalement l'air pouvant encore rester dans lesicavités entre les billes et les alvéoles. Afin de permettre une étanchéité parfaite du dispositif, le débouché du caniveau vers les égoûts se fera par le scellement d'uituyau xi en grès (FIG. 2-26). Sous la semelle, en bout du caniveau, un coude également en grès (FIG. 2-26) suivra avec un embout en fonte(FIG.2-22) scellé verticalement et dans lequel est aménagé un clapet restant fermé en permanence, mais s'ouvrant automatiquement dans le cas, peu probable, où de l'eau, pour une raison quelconque, s'écoulerait dans le caniveau. Le fonctionnement de ce clapet(FIG.2-23) se fera par le poids de la colonne d'eau qui s'exercera sur lui, lorsque cette colonne d'eau exercera une certaine pression par son poids sur le dit clapet. Le clapet sera en caoutchouc épais spécial. Sa position fermée sera maintenue par un ressort de rappel, inoxydable Le siège du clapet sera constitué ##### par une couronne en bronze, brasée tout autour intérieurement dans le tuyau en fonte. L'on aura donc constitué, par ce fait, la possibilité d'obtenir un vide d'air permanent à l'intérieur du dispositif de roulement à billes,avec un contrôle de ce vide par un manomètre(FIG.1-10). L'on pourrait intervenir en conséquence sur ce vide si la dépression, par une fuite quelconque, s'exerçait sur le manomètre CONCLUSION Pour la compréhension du dispositif de protection contre les séismes, les échelles entre les différentestigures sur le Dessin d'ensemble, ci-joint, ne sont-comparables. C'est ainsi, par exemple, que les billes ou les épaisseurs des tôles, celles-ci faisant fonction de surface de roulement, sont représentées, comparativement aux autres figures, en bien plus grande dimension. Le présent dispositif permet donc à l'Edifice d'avoir une indépendance totale, vis-a-vis du sol, par l'intermédiaire des roulements à billes. Quels sont/ies avantages que l'on tire de ce procédé ? a)- Une protection accrue des vies humaines se trouvant à l'intérieur des bâtiments, ce qui est primordial et cela n'est pas rien. b)- Une protection significative de la construction Ces seuls avantages compensent déjà largement le surplus du coût du bâtiment. L'essentiel, tout en protégeant les vies humaines, c'est d'empêcher l'Edifice de s'écrouler. De plus ce dispositif apportera à coup sûr, des débouchés supplémentaires aux aciéries et cimenteries du pays en apportant, par ailleurs, par ce fait, une certaine amélioration de l'emploi dans ces différents secteurs. REVENDICATIONS 1)- Dispositif de protection des bâtiments contre les séismes caractérisé par un dispositif spécial de roulements à billes disposé entre le sol et la construction(r'IG.1-2). Ce dispositif de roulements à billes trés spécial est constitué par des éléments alvéolaires (FIG.1-8 ) et (FIG.2-g et 3-8) soudés à même la surface de roulement. Ils ont surtout pour objet de maintenir toujours à leur place initiale chacune des billes, quel que soit le mouvement des ondes de choc qu'il soit horizontal,latéral, rotatif ou ondulatoire et quelle que soit sa durée. 2)- Dispositif de protection des bâtiments contre les séismes caractérisé par la possibilité de ne permettre jamais au bâtiment de se trouver en porte à-faux suJrzassise par suite des mouvements sismiques. En effet, étant donné que la surface du socle supérieur(FIG.1-18) sur laquelle repose le bâtiment est nettement plus restreinte que celle du socle inférieur (FIG.1-6), le débord du dit socle inférieur tout autour du bâtiment étant de un mètre et plus, ce qui est considérable, les mouvements sismiques aussi importants soient-ils n'atteiggnant jamais cette ampleur, le bâtiment, dans ces conditions, reposera toujours sur ses roulements à billes et ne courra jamais le risque de se trouver en porte-à-faux en dehors de la surface de roulement et ceci quel que soient les mouvements du sol. 3)- Dispositif de protection des bâtiments contre les séismes caractérisé par l'effet d'une indépendance totale entre le bâtiment et le sol. Cette indépendance est ,en effet, constituée par le dispositif de roulements à billes intercalé entre les deux socles en béton armé vibré, le socle inférieur (RIG.1-6) et le socle supérieur (FIG.1-18). Tous les mouvements du soisont, dans ces conditions, automatiquement encaissés par le dispositif des roulements à billes et, de ce fait, aucune répercussion de ces mouvements ne sera ressentie par le bâtiment lui-même. Ce procédé permet donc à la construction,quelle que soit son importance, de supporter sans dommage les séismes même de force 7 et 8 sur l'échelle de RICHTER. 4)- Dispositif de protection des bâtiments contre les séismes caractérisé par le fait de pouvoir supporter( suivant le nombre de billes en acier dur, suivant leur section, suivant leur disoosi;iQllsnamovible permettant ainsi une répartition judicieuse de la charge, grâce aux éléments alvéolaires, ceux-ci étant l'un des éléments essentiels de l'invention), des poids énormes pouvant se chiffrer par des centaines de milliers de tonnes. REVENDICATIONS (suite) Comme il est donc déjà précisé tout est fonction du nombre de billes en acier dur, de leur section, de la qualité des tôles acier, faisant fonction de surface de roulement, de leur épaisseur et des volumes des socles en béton armé vibré. 5)- Dispositif de protection des bâtiments contre les séismes caractérisé par un procédé de protection contre l'humidité et par conséquent de la rouille, des roulements à billes, des cages alvéolaires et des tôles acier faisant fonction de surface de roulement. Ce procédé est la création d'une étanchéité parfaite en pratiquant un vide d'air, par dépression, a l'intérieur du dispositif de roulement. Pour obtenir cette étanchéité il est indispensable, d'une part, d'intercaler un clapet automatique ( FIG.-23) entre la sortie du caniveau d'évacuation (FIG.1-4)des possibles eaux d'infiltration en provenance d'inondations ou autresit et de la tuyauterie d'évacuation vers les égoûts. Ce caniveau, d'évacuation des eaux d'infiltration toujours possibles , a pour objet d'éviter que ces eaux ne pénètrent dans le dispositif de roulement. Ce clapet reste donc fermé en permanence coupant ainsi la communication entre le dispositif des roulements à billes et les égoûts. Eout ceci bien évidemment afin de permettre la création permanente du vide à l'intérieur du dispositif de roulement. Ce clapet est retenu en permanence dans la position fermée par un ressort de rappel inoxydable.Ce ressort taré ne permettra l'ouverture du dit clapet que dans la mesure où il sera sollicité par un certain poids d'eau retenue dans la colonne du tuyau en fonte d'évacuation des eaux (FIG.4-22). D'autre part, 1+1 de entre la semelle de recouvrement et le sol (FIG.1-13), sera comblé par le coulage d'un joint d'étanchéité,en bitume, mortier en ciment ou autre(FIG.1-2) ceci permettant donc l'obtention d'un vide parfait par dépression dans l'intérieur de tout le dispositif de roulement. 6)- Ce dispositif de protection de bâtiment contre les séismes est également caractérisé et complété éventuellement par une ossature (r'IG.1-19) en béton armé vibré, comme expliqué en page 2 de la description, dont la base des piliers prend naissance à l'intérieur du socle supérieur supportant l'Edifice et dont l'armature des piliers est directement attachée à celle du dit socle.