Brevet FR2642455A1 — publié le 19900803

La présente invention concerne d'une manière générale les charpentes en câbles, destinées à couvrir des grandes enceintes , comme par exemple des stades , sans aucun pilier de soutainement à l'intérieur du périmetre de l'enceinte, et elle concerne plus particulièrement une charpente du type comprenant une structure porteuse extérieure, à la périphérie de l'enceinte a couvrir, un anneau intérieur ayant une forme ovale ou elliptique et formé par au moins un cable en boucle fermée, et plusieurs fermes formées par des câbles tendus qui rayonnent depuis l'anneau intérieur jusqu'à la structure porteuse extérieure. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé pour la mise en place de l'anneau intérieur d'une telle charpente a une hauteur désirée au-dessus du sol. Pour soulever l'anneau intérieur Jusqu'a la hauteur désirée au-dessus du sol, il a déjà été proposé d'utiliser des grues. Toutefois, une telle solution nécessite l'utilisation d'un grand nombre de grues et, dans le cas où il s'agit de couvrir un stade déja existant, elle occasionne inévitablement des dégats a la pelouse du terrain de sport et/ou à la piste qui 'entoure. C'est pourquoi il a déja été proposé aussi de soulever l'anneau intérieur de la charpente en utilisant non plus des grues mais les câbles supérieurs des fermes de la charpente. Selon cet autre procédé connu. on e1iectue le montage de l'anneau intérieur au sol à l'intérieur du perimétre de l'enceinte a couvrir , puis on attache une des extrémités des câbles superieur et inIerieur des fermes audit anneau intérieur, puis on hisse l'anneau intérieur depuis le sol jusqu'à une hauteur choisie en tirant les câbles supérieurs des fermes a l'aide de premiers moyens de traction, tout en s'appuyant sur la structure porteuse extérieure,puis quand l'anneau intérieur se trouve à ladite hauteur choisie. on substitue aux premiers moyens de traction des seconds moyens de traction pour la mise en place de l'anneau interieur à sa hauteur définitive, et enfin on ancre les cables supérieur et inférieur des fermes a la structure porteuse extérieure tout en effectuant les réglages de position des éléments de la charpente Avec ce procédé connu, pour que pendant son soulevement, l'anneau intérieur garde sa forme ovale, il faut en principe exercer sur les câbles qui sont attaches dans les régions d'extrémité de l'anneau intérieur, la où sa courbure est la plus forte , des forces de traction plus grandes que celles qui sont exercées sur les câbles qui sont attachés dans la région du milieu des côtés longitudinaux de l'anneau.En fait, on peut démontrer que si l'anneau intérieur a dans la région de ses extrémités une courbure n fois plus grande que dans. la région du milieu de ses côtés longitudinaux la force de traction a exercer sur les cables attachés aux extrémités de l'anneau est environ n fois plus grande que la force de traction à exercer sur- les câbles attachés dans la région du milieu des côtés longitudinaux de l'anneau . En consequence, il faut associer à chacun des cables attachés aux extrémités de l'anneau soit un treuil ou un vérin de traction ayant une puissance plus grande, soit un plus grand nombre de treuils ou de vérins de traction, que la puissance ou le nombre de treuils ou de vérins de traction associés a chacun des câbles attachés au milieu des côtés longitudinaux de l'anneau intérieur ovale .Il en resulte que, pour le hissage de l'anneau intérieur jusqu'à ladite hauteur choisie, ce procédé connu nécessite l'utilisation d'un grand nombre de treuils ou de verins de traction ou l'utilisation de treuils ou verins très puissants. En outre, il y a lieu de noter que les forces de traction qui doivent être appliquées à un instant donné aux différents cibles n'ont pas uniquement une valeur minimale pour les câbles attachés au milieu des côtés longitudinaux de l'anneau et une valeur maximale pour les cables attachés aux extrémités de l'anneau, mais des valeurs bien déterminées qui augmentent graduellement des premiers câbles vers les seconds câbles. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé pour la mise en place de l'anneau intérieur d'une charpente en câbles, qui, tout en utilisant les cables supérieurs des fermes de la charpente pour soulever l'anneau intérieur et l'amener à la hauteur choisie, ne nécessite pas des treuils ou des vérins aussi nombreux ou puissants que ceux utilisés dans le procédé connu décrit plus haut, et est donc plus simple et moins coûteux à mettre en oeuvre. A cet effet, le procédé de la présente invention est caractérisé en ce qu'avant de hisser l'anneau intérieur par traction sur les câbles supérieurs des fermes, on dispose des tirants dans l'espace délimité par l'anneau intérieur, lesdits tirants étant disposes parallèlement les uns aux autres et perpendiculairement au grand axe de l'anneau intérieur, en ce qu'on attache de façon détachable les extrémités des tirants à l'anneau intérieur et en ce que lesdits tirants sont détachés de l'anneau intérieur et enlevés après que les seconds moyens de traction ont été substitues aux premiers moyens de traction. ûe preférence. les extrémités des tirants sont attaches aux noeuds ae raccordement entre l'anneau intérieur et les câbles des fermes. chaque tirant étant attaché en deux points de l'anneau intérieur soumis à la mime tension interne. De preférence, on utilise des càbles a titre de tirants. De préférence, les tirants ou tables sont detachés et enlevés quand, pendant les reliages de position définitive de l'anneau intérieur. la tension interne des tirants résulte pratiquement uniquement de leur propre poids. invention sera maintenant décrite en faisant refrence aux dessins annexes sur lesquels La figure 1 est une vue en plan montrant schématiquement une charpente en câbles, la figure montrant également les tirants qul sont utilisés selon l'invention pendant l'opération de soulèvement de l'anneau intérieur de la ch=Tente. La figure 2 est une vue montrant, à plus grande échelle et en section verticale,une moitié de la charpente de la figure I. La charpente représentée dans les figures 1 et 2 comprend, de façon connue, une structure porteuse extérieure 1. un anneau intérieur 2 ayant une forme allongée, par exemple ovale ou elliptique, et plusieurs fermes 3 s'étendant entre l'anneau intérieur 2 et la structure porteuse extérieure 1 . Cette dernière peut être par exemple constituée par une couronne extérieure rigide 4 ayant une forme ovale ou elliptique semblable à celle de l'anneau intérieur 2 et formée par exemple par un réseau spatial de tubes métalliques 5, la couronne 4 étant elle-méme supportée à une hauteur désirée audessus du sol par plusieurs piliers 6 répartis sur le périmètre de la surface 7 à couvrir. Comme montré dans la figure 2, chaque ferme 3 peut par exemple comporter un câble supérieur porteur 8, un câble inférieur tendeur 9 et des suspentes 11 attachées par leur extrémité supérieure aux câbles porteurs 8 et supportant à leur extrémité inférieure un matériau de couverture L'anneau intérieur 2 comprend au moins un câble, en général plusieurs câbles 12 en boucle fermée, les câbles 12 étant maintenus ensemble par plusieurs brides 13 qui sont régulièrement réparties le long de l'anneau intérieur 2 et qui forment des noeuds de liaison pour le raccordement des câbles 8 et 9 des fermes 3 à l'anneau intérieur 2. Pendant que la structure porteuse extérieure 1 est en cours d'achèvement, on effectue le montage de l'anneau intérieur 2 au sol, pratiquement au-dessous de son emplacement définitif, comme montré dans la figure 2. A cet effet, les cables 12 sont regroupés et assemblés entre eux au moyen des brides 13 de manière a former un anneau ayant une forme allongée comme montré dans la figure 1 . Pendant que l'anneau intérieur est encore au sol, des tirants 14, constitués par exemple par des câbles sont installés dans l'espace délimité par l'anneau intérieur 2 . Les tirants ou câbles 14 sont disposés de manière à s'étendre parallèlement les uns aux autres et perpendiculairement au grand axe de l'anneau intérieur 2 . Chaque tirant ou câble 14 est attaché de manière détachable en deux points de l'anneau intérieur 2 où regne la même tension interne en service. De préférence, les extrémités des tirants ou câbles 14 sont attachées aux brides 13 formant les noeuds de raccordement entre l'anneau intérieur 2 et les câbles 8 et 9 des fermes 3, comme cela est visible dans la figure 1 . Pendant que l'anneau intérieur 2 est encore au sol, les extrémités internes des cables 8 et 9 des fermes 3 sont également fixées aux brides 13 . Ensuite, après que la structure porteuse exterieure 1 a ete achevée, les extrémités externes des câbles 8 et 9 des fermes 3 sont passées à travers des orifices prévues dans la couronne exterieure 4, et les câbles supérieurs 8 des fermes 3 sont tirés vers l'extérieur comme indiqué par la flèche F dans la figure 2 t afin de hisser l'anneau interieur 2 au-dessus du sol. A cet effet, on utilise de façon connue des treuils ou des vérins de traction qui prennent appui sur la couronne extérieure 4 pour tirer sur les cables 8 .Quand l'anneau intérieur 2 a atteint une hauteur choisie proche de la hauteur finale désirée. la charge appliquée à l'ensemble des treuils ou verins de traction qui ont servi à hisser l'anneau interieur 2, est transférée et reprise par un autre ensemble de verins de traction qui sont habituellement utilisés de façon connue pour effectuer la mise en tension finale des câbles, les réglages de position des éléments de la charpente et l'ancrage des cables 8 et 9 des fermes 3 à la couronne extérieure 4. Les tirants 14 sont détachés et enlevés de préférence après que la charge de l'anneau intérieur 2 a été transférée aux vérins ae traction qui sont utilisés pour la mise en tension finale, mais de préférence avant qu'on effectue les réglages finaux de position des éléments de la charpente.Plus précisément , dans le cas ou on utilise à titre de tirants des câbles en acier clair ( 4 wà 4 6 % d'allongement à la rupture), la longueur de chaque tirant est choisie de façon à etre plus grande d'environ 0,1 a 0,2 % que la distance théorique entre deux noeuds de raccordement correspondants 13 quand l'anneau intérieur est dans sa position finale sans charge permanente. Dans ces conditions, les tirants sont détachés et enlevés quand, pendant la mise en tension définitive et avant les réglages finaux, la tension interne des tirants résulte pratiquement uniquement de leur propre poids. A titre de variante, Si on utilise des câbles en acier inoxydable ayant un allongement à la rupture compris entre 15 et 30 %, la longueur de chacun des tirants peut être choisie égale à ladite longueur théorique. L'ancrage des câbles 8 et 9 a la couronne extérieure 4 peut être effectué de manière classique, par exemple au moyen de culots cylindriques (non montrés), qui avaient été fixes au préalable sur les câbles 8 et 9 par filage a travers des matrices ou filières et filetés extérieurement pour -pouvoir recevoir des écrous.Ainsi, après que les câbles 8 et 9 ont été suffisamment tendus et que les réglages finaux de position des éléments de la couverture ont été effectués, les écrous A titre d'exemple, dans le cas d'un anneau intérieur 2 de forme ovale ayant un grand rayon de 166 mètres, un petit rayon de 52,9 mètres et un poids linéaire de 0,7 tonne par mètre (poids par mètre des câbles constituant l'anneau interieur 2, y compris le poids des brides 13 ), porté par 78 fermes 3 comme montré dans la figure 1, attachées à l'anneau 2 en des points espacés de 6,64 mètres, il est prévu d'utiliser 21 tirants 14 reliant l'un à l'autre les deux grands arcs de cercle opposés de l'ovale formé par l'anneau 2. Dans ces conditions, les forces de traction appliquées respectivement aux câbles supérieurs 8 des fermes 3, pour élever l'anneau intérieur 2 depuis le sol Jusqu'à la hauteur choisie a laquelle les vérins de mise en tension finale sont substitués aux treuils ou vérins de hissage, peuvent avoir à- chaque instant à peu pres la meme valeur pour tous les câbles 8. Les forces de traction atteignent une valeur maximale d'environ 300 kN quand l'anneau 2 arrive à ladite hauteur choisie, sont a une hauteur d'environ 30 m au-dessus du sol.On notera en effet que la force de traction à exercer sur les câbles 8 pour elever l'anneau 2 doit croître au fur et a mesure que l'anneau 2 s'elève En effet, la valeur de cette force dépend en gros d'un facteur 1/sin a, où a est l'angle formé par la direction longitudinale du cabre 8 par rapport à l'horizontale .Sous la valeur maximale des forces de traction, la tension interne dans les tirants 14 sera au maximum de 260 kN. Il suffira donc de choisir pour les tirants 14 des câbles capables de résister à une tension de cette valeur A titre de comparaison, avec le procédé connu pour elever l'vanneau intérieur 2 par traction sur les câbles supérieurs 8 des fermes 3, sans utilisation des tirants 14, les valeurs maximales des forces de traction à appliquer aux câbles 8 varieraient graduellement de 300 kN pour le câble supérieur de la ferme 3â à environ 1100 kN pour le câble supérieur de la ferme sot, étant entendu que la distribution des forces de traction est symetrique par rapport au grand axe et au petit axe de l'anneau ovale (figure 1). Il va de soi que la forme d'exécution de l'invention qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention telle qu'elle est définie dans les revendications suivantes REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la mise en place de l'anneau intérieur d'une charpente en câbles, comprenant une structure porteuse extérieure (1) a la périphérie d'une enceinte à couvrir, ledit anneau intérieur C2 > qui a une forme ovale ou elliptique et qui est formé par au moins un câble Procedé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tirant 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les extrémités des tirants (14) sont attachées aux noeuds de liaison 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise des câbles à titre de tirants (14). 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérise en ce que les tirants (14j sont détachés et enleves quand, pendant les réglages de position définitive de l'anneau intérieur (2), la tension interne des tirants resulte pratiquement uniquement de leur propre poids.