Brevet FR2673216A1 — publié le 19920828

La présente invention se rapporte d'une façon générale à un dispositif d'amortissement des vibrations de plancher, pour un plancher d'un bâtiment sur lequel repose un équipement de bureautique sensible aux vibra- tions tel que des ordinateurs et plus particulièrement à un dispositif d'amortissement des vibrations pour plan- cher, comprenant une partie porteuse mobile destinée à supporter un plancher anti-vibrant, un amortisseur desti- né à assurer l'effet d'atténuation et un mécanisme à res- sort destiné à développer l'effet de rappel. Un dispositif classique d'amortissement des vi- brations de plancher comprend une partie porteuse mobile destinée à supporter un plancher anti-vibraftt qui est li- bre de se déplacer horizontalement et une partie travail- lante amortisseuse et élastique, qui est intercalée en- tre le plancher anti-vibrant et le plancher du bâtiment (plancher fixe) Un tel dispositif d'amortissement des vibrations de plancher est décrit, par exemple, dans la demande de brevet japonais publiée non examinée n' 62-86265 (qui correspond au brevet des E U A série n' 99 326). Dans le dispositif d'amortissement des vibra- tions de plancher qui est décrit dans la demande de bre- vet japonais publiée et non examinée n' 62-86265, l'amor- tisseur élastique est un amortisseur du type visqueux, dans lequel une cuve plate et peu profonde est fixée au plancher fixe et contient un fluide visqueux Une plaque de résistance est immergée dans le fluide visqueux, pa- rallèlement à la surface du fond de la cuve, et la dis- tance entre cette plaque et cette surface est constante. Cette plaque de résistance est solidaire du plancher an- ti-vibrant Des ressorts de traction hélicoïdaux sont prévus dans une disposition rayonnante dans la position neutre de la plaque de résistance. Toutefois, dans le dispositif d'amortissement des vibrations de plancher qui est décrit dans la deman- de de brevet japonais publiée non examinée n' 62-86265, la partie travaillante amortisseuse possède des moyens ayant une fonction de déclenchement, pour déclencher la partie travaillante amortisseuse lorsqu'elle reçoit une charge prédéterminée Pour assurer cette fonction de dé- clenchement, une partie de réception de la réaction est formée sur une paroi latérale de la cuve qui contient le fluide visqueux et une barre plate rigide est prévue en- tre le ressort hélicoïdal et la partie de réception de la réaction En outre, une butée est prévue sur la barre plate de manière que la butée touche la partie de récep- tion de la réaction et la barre plate est accouplée à la position neutre de la plaque de résistance par une chaî- ne De cette façon, la partie travaillante amortisseuse comprend une combinaison de la partie élastique et de la partie amortisseuse et l'opération de détermination de la fonction de déclenchement devrait être exécutée sur le chantier de la construction Il en résulte qu'il est malcommode d'assembler la partie travaillante amortisseu- se et que le réglage de la partie travaillante amortis- seuse demande beaucoup de temps En outre, il est diffi- cile de rendre la fonction de déclenchement précise, et la fonction de déclenchement influe sur l'amortisseur. Ce qu'on désire obtenir est un dispositif d'amortissement des vibrations de plancher qui soit exempt des inconvénients précités. Un dispositif d'amortissement des vibrations de plancher selon l'invention est construit pour résoudre les problèmes décrits ci-dessus, et représenté dans des formes préférées de réalisation sur les dessins annexés. Le dispositif d'amortissement des vibrations de plancher comprend une partie porteuse mobile et une par- tie travaillante amortisseuse La partie porteuse mobile support un plancher anti-vibrant dans des conditions tel- les que le plancher soit libre de se déplacer horizonta- lement La partie travaillante amortisseuse est une com- binaison d'un amortisseur visqueuc qui est fixé à un point désiré P du plancher anti-vibrant et dé mécanismes à ressort agencés dans une disposition recouvrante par rapport au point de retenue désirée P. L'amortisseur visqueux comprend une cuve et une plaque de résistance La cuve renferme un fluide vis- queux et est fixée au bâtiment La Plaque de résistance est immergée dans le fluide visqueux parallèlement à la surface du fond de la cuve et la distance qui les sépare est d'une valeur prédéterminée En outre, la plaque de résistance est fixée au plancher anti-vibrant Une extré- mité du mécanisme à ressort est couplée à la position de retenue P du plancher anti-vibrant par l'intermédiaire d'un élément d'accouplement flexible et son autre extré- mité est couplée au bâtiment Un mécanisme d'introduc- tion de précontrainte de tension est couplé à la partie d'accouplement du bâtiment pour introduire une tension de Précontrainte pour la fonction de déclenchement. Selon la présente invention, le mécanisme à res- sort utilisé dans le dispositif d'amortissement des vi- brations de plancher selon la présente invention com- prend un cylindre du type à plongeur comprenant un plon- geur qui est prévu coulissant dans un cylindre et un res- sort de traction enroulé autour de la surface extérieure du cylindre du type à plongeur Une extrémité avant du ressort de traction est montée amovible sur un ancrage de ressort qui se déplace avec le plongeur Un tirant fait saillie sur l'extrémité arrière du cylindre pour s'accoupler au bâtiment Un filetage extérieur est formé sur la surface extérieure du tirant et une molette à man- chon est vissée sur le filetage extérieur Un ancrage de ressort est prévu rotatif à la Partie arrière de la par- tie manchon de la molette L'extrémité arrière du ressort de traction est fixée à l'ancrage de ressort de la partie arrière, ce qui complète le mécanisme d'intro- duction de la précontrainte. L'élément d'accouplement flexible, tel qu'une chaîne (un câble ou équivalent), est fixé au plongeur du mécanisme à ressort et s'étend vers la position fixée P. La chaîne est directement accouplée à la position fixée du plancher anti-vibrant. La partie porteuse mobile supporte le plancher anti-vibrant qui est libre de se déplacer horizontale- ment avec une faible résistance. La partie travaillante amortisseuse atténue les vibrations du plancher anti-vibrant qui résultent d'une secousse sismique Etant donné que la plaque de résistan- ce immergée dans le fluide visqueux produit une résistan- ce visqueuse et que l'amortisseur visqueux de la partie travaillante amortisseuse accroît l'effet d'atténuation dans toutes les directions grâce à la résistance visqueu- se, le plancher anti-vibrant peut être empêché de se dé- former lorsque la secousse sismique se manifeste. Le mécanisme à ressort rend la période de la vi- bration du plancher anti-vibrant plus longue et accroit l'effet d'amortissement des vibrations En outre, le mé- canisme à ressort fait revenir le plancher anti-vibrant qui a subit une vibration (ou s'est déplacé) à la posi- tion initiale ou neutre. Lorsqu'on tourne la molette, servant de mécanis- me d'introduction du déclenchement du mécanisme à res- sort est tournée dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse, l'ancrage de ressort arrière se déplace vers l'avant ou vers l'arrière par rapport l'an- crage de ressort avant et le ressort de traction prévu entre ces deux ancrages se comprime ou s'allonge sous l'effet de la manoeuvre de vissage du tirant Etant don- né que la force élastique du ressort de traction varie proportionnellement à la déformation du ressort, ceci permet de déterminler ou de régler la valeur de charge initiale (la tension de précontrainte) pour la fonction de déclenchement. Dans l'état normal, la précontrainte pour la fonction de déclenchement qui est introduite par le res- sort de traction opère entre les ancrages de ressort avant et arrière du cylindre et le cylindre développe une réaction pour maintenir l'équilibre entre ces ancra- ges De cette façon le plancher anti-vibrant ne subit au- cune force La valeur de la précontrainte peut être dé- terminée ou réglée dans un large intervalle à n'importe quel moment, par la manoeuvre des f iletages, qu'on exécu- te en tournant la molette Cette détermination ou ce ré- glage peut s'effectuer à N 'importe quel moment, en N 'im- porte quel endroit, par exemple en usine ou sur le chan- tier de construction De cette façon, dans l'état nor- mal, le plancher anti-vibrant est maintenu dans la posi- tion neutre qui est déterminée par une pluralité de méca- nismes à ressort qui sont agencés dans des positions rayonnantes par rapport à la position de retenue (partie d'entrée de la résistance). -Si la valeur d'entrée de la secousse sismique (entrée horizontale) appliquée au plancher anti-vibrant est inférieure à la valeur réglée du déclenchement, le plancher ant-i-vibrant reste dans son état statique, ou bien il est retenu dans la position neutre par le méca- nisme à ressort. Si le plancher anti-vibrant reçoit une entrée horizontale d'une valeur supérieure à la valeur fixée pour le déclenchement, le plancher antivibrant n'est pas retenu par les mécanismes à ressort situés dans la direction de la traction et le plancher vibre ou se dé- place horizontalement La résistance visqueuse de l'amor- tisseur visqueux exerce un effet d'atténuation sur la vi- bration et le plancher anti-vibrant est ainsi empêché de se déformer En même temps, l'ancrage de ressort situé à l'extrémité avant du cylindre avance et tend le ressort de traction, de sorte que l'énergie de rétablissement est ainsi emmagasinée. o Au bout d'un certain temps, lorsque l'accéléra- tion de vibration du plancher anti-vibrant revient à zè- ro, le plancher est rappelé à son état initial par la force de traction du ressort de traction Lorsque l'an- crage de ressort touche l'extrémité avant du cylindre, l'effet du ressort casse Toutefois, si le plancher an- ti-vibrant dépasse la position neutre ou se déplace dans le sens opposé dans l'opération de rappel, le mécanisme à ressort du côté opposé (côté de traction) exerce l'ef- fet de rappel et l'amortisseur visqueux applique l'effet d'atténuation A ce moment, dans le mécanisme à ressort situé sur le côté du sens de compression, l'élément d'ac- couplement flexible fléchit, le plongeur ne reçoit pas de force et ses organes n'exercent donc aucune influence sur l'effet de rappel. L'amortisseur visqueux ecerce une atténuation constante qui est toujours dans la direction du mouve- ment du plancher anti-vibrant, quelle que soit la direc- tion de la vibration. D'autres buts et avantages de l'invention se- ront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'une construc- tion et de l'agencement d'un dispositif d'amortissement des vibrations de plancher selon l'invention; les figures 2 et 3 sont des vues en plan et en coupe de la relation entre une partie porteuse mobile et un mécanisme à ressort; la figure 4 est une vue coupe d'une partie prin- cipale d'un amortisseur visqueux les figures 5 et 6 sont des vues en coupe ser- vant à illustrer la construction et le fonctionnement du mécanisme à ressort; et la figure 7 est une vue en plan d'une autre construction et d'une autre disposition du dispositif d'amortissement de vibrations de plancher. Les formes préférées de réalisation de l'inven- tion seront décrites ci-après en regard des dessins an- nexés. La figure 1 est une simple vue en plan de l'en- semble de la construction d'un dispositif d'amortisse- ment des vibrations de plancher selon l'invention Sur ce dessin, les numéros de référence 1, 4 et 12 désignent respectivement une partie porteuse mobile, un amortis- seur visqueux et ln mécanisme à ressort. Les parties porteuses mobiles 1 sont disposées à intervalles appropriés, choisie en tenant compte de la charge appliquée au plancher anti-vibrant 2, à la varia- tion de la charge et à la stabilité du support Le plan- cher anti-vibrant 2 est composé d'une charpente à ossatu- re métallique et il est supporté par des parties porteu- ses mobiles 1 qui utilisent un grand nombre de billes d'acier 17 et le plancher 2 est libre de se déplacer ho- rizontalement en surmontant une faible résistance La partie porteuse mobile 1 comprend des panneaux d'acier plats 18 et 18 ' qui sont fixés parallèlement entre eux, à des points opposés face à face du plancher fixe 3 qui solidaire du bâtiment et du plancher anti-vibrant 2 Un grand nombre de billes d'acier 17 sont interposées entre ces deux panneaux d'acier plats 18 et 18 ' Ces billes sont retenues par un arrêtoir 19 Le plancher anti-vi- brant 2 peut se déplacer horizontalement en surmontant une faible résistance grâce à la rotation des billes d'acier 17. Les figures 2 et 3 montrent une relation et un agencement de la partie porteuse mobile 1 et du mécanis- me à ressort 12 de façon détaillée Dans cette forme de réalisation, certaines des parties porteuses mobiles 1 situées en des positions choisies sont considérées comme des points en position de retenue solidaires au plancher vibrant 2, et des mécanismes à ressort 12 sont agencés horizontalement dans quatre directions perpendiculaires entre elles (ou dans trois directions ou dans un nombre quelconque de directions multiples) au point de retenue (par rapport à la partie porteuse mobile 1). Ainsi qu'on l'a représenté en détail sur les fi- gures 5 et 6, un mécanisme à ressort 12 comprend un cy- lindre du type à plongeur qui comprend lui-même un cylin- dre 12 a et un plongeur 12 b qui coulisse dans le cylindre 12 a, et il comprend en outre un ressort de traction 11 enroulé autour de la surface extérieure du cylindre à plongeur Une extrémité avant du ressort de traction 11 touche un ancrage de ressort mobile 31 située à l'extré- mité avant du cylindre 12 a L'ancrage de ressort 31 se déplace simultanément avec le plongeur 12 b. L'extrémité de base du tirant 32 est encastrée dans la tête 33 du cylindre, à l'extrémité arrière du cy- lindre 12 a, et le tirant 32 est bloqué par un contre- écrou 35 et il émerge pour s'accoupler au bâtiment Un filetage extérieur 32 a est formé sur la surface extérieu- re du tirant 32 Une partie 22 a formant manchon d'une mo- lette à manchon 22 est vissée sur le filetage extérieur 32 a du tirant 32 et un ancrage de ressort arrière 40 est monté libre en rotation sur la partie manchon 22 a Une collerette d'arrêt 22 b empêche l'ancrage de ressort 40 de se dégager L'extrémité arrière du ressort de trac- tion 11 est vissée à l'ancrage de ressort arrière 40, ce qui complète le mécanisme d'introduction de la précon- trainte. Ainsi qu'on l'a représenté sur les figures 2 et 3, le tirant 32 du mécanisme à ressort 12 est couplé à la vis 27 et à une goupille 26 d'une équerre support 20 fixée sur le plancher fixe 3, solidaire du bâtiment, par des boulons d'ancrage 25 Un joint 23 situé à l'extrémi- té avant du plongeur 12 b est accouplé à une extrémité d'une chaîne 15 (ou d'un câble) par une goupille 21. L'autre extrémité de la chaîne 25, qui constitue l'élé- ment d'accouplement flexible, est fixée à un cadre en forme de godet qui retient le panneau d'acier plat 18, solidaire du plancher anti-vibrant 2, qui appartient à la partie porteuse mobile 1. Si l'on tourne la molette 22 du mécanisme d'in- troduction de la précontrainte, par exemple dans le sens des aiguilles d'une montre, l'ancrage de ressort 40 se déplace vers la droite sous l'effet d'une manoeuvre de vissage, comme représenté sur la figure 6, et la distan- ce entre l'ancrage de ressort avant 31 et l'ancrage de ressort arrière 40 s'agrandit Sous cet effet, le res- sort de traction 11 s'allonge et développe une plus gran- de précontrainte (charge initiale) Dans l'état normal, cette précontrainte agit uniquement entre les ancrages 31 et 40 du ressort, auquel cas une réaction est produi- te par le cylindre 12 a Ce mécanisme exerce une fonction de déclenchement (la charge de déclenchement) lorsque le plancher anti- vibrant 2 vibre en réponse à une secousse sismique qui représente la force d'entrée. La figure 4 montre la construction d'ensemble d'un amortisseur visqueux 4 qui est décrit dans la deman- de de brevet japonais publiée non examinée n' 62-86265 (qui correspond au brevet des E U A série N O 99 326). La cuve plate 4 a possède un diamètre d'environ 700 mm et une hauteur d'environ 100 mm et elle contient un fluide visqueux 4 b composé d'une matière visqueuse macromolécu- laire telle que le silicone La cuve plate 4 a est fixée au plancher fixe 3 solidaire du bâtiment La plaque de résistance 4 d est fixée aux extrémités inférieures de ti- ges 4 c qui font saillie vers le bas à partir du plancher anti-vibrant 2 Il se forme un espace parallèle et déter- miné S entre la plaque de résistance 4 d et le fond de la cuve plate 4 a. Lorsque le plancher anti-vibrant 2 se déplace, une résistance visqueuse s'exerce sur la plaque de résis- tance 4 d immergée dans le fluide visqueux 4 b pour produi- re un effet d'atténuation dans lequel la résistance vis- queuse est proportionnelle à l'étendue de l'espace paral- lèle S Un mécanisme (non représenté) servant à régler la hauteur de la plaque de résistance 4 d ou la hauteur de l'espace parallèle S peut éventuellement être prévu. Dans la forme de réalisation décrite plus haut, ainsi que ceci est représenté en Particulier sur la figu- re 1, la partie porteuse mobile 1 constitue le point de retenue du plancher anti-vibrant 2 et les mécanismes à ressort 12 sont agencés dans une disposition rayonnante dans quatre directions perpendiculaires entre elles dans la partie porteuse mobile 1 Toutefois, l'invention n'est pas limitée à cet agencement Par exemple, ainsi qu'on l'a représenté sur la Ligure 7, le point de rete- nue P peut être disposé en n'importe quelle position dé- sirée du plancher anti-vibrant 2, plusieurs mécanismes à ressort 12 peuvent être agencés dans une disposition rayonnante par rapport au point de retenue P et une par- tie porteuse mobile 1, un amortisseur visqueux 4 et un mécanisme à ressort 12 peuvent être agencés indépendam- ment l'un de l'autre Cet agencement meut être appliqué à d'autres formes de réalisation qui seront décrites dans la suite. Dans la forme de réalisation décrite plus haut, une extrémité du mécanisme à ressort 12 est accouplée au plancher fixe 3, qui fait partie du bâtiment mais on peut aussi utiliser une autre forme de réalisation Une extrémité du mécanisme à ressort 12 peut être accouplée à un élément vertical de la structure, par exemple à un mur ou à un pilier du bâtiment Le mécanisme à ressort 12 n'est pas limité à la disposition horizontale mais il peut aussi être prévu dans n'importe quelle direction et dans n'importe quel plan de l'espace tridimensionnel. Dans la forme de réalisation décrite plus haut, le mécanisme à ressort 12 est placé entre le plancher an- ti-vibrant 2 et le plancher fixe 3 parallèlement au plan- il cher fixe 3 Toutefois, dans la face supérieure du plan- cher anti-vibrant 2, une extrémité du mécanisme à res- sort 12 peut être fixée au plancher anti-vibrant 2 tan- dis que son autre extrémité peut être fixée à un mur ou à un pilier du bâtiment, de sorte que le mécanisme à res- sort 12 peut être agencé selon n'importe quel angle d'in- clinaison dans le plan horizontal ou dans le plan verti- cal En outre, le mécanisme à ressort 12 peut être agen- cé selon n'importe quel angle dans le plan vertical au- dessus du plancher anti-vibrant 2 Cet agencement peut être appliqué à une autre forme de réalisation qui sera décrite plus bas. Le mécanisme d'introduction de la précontrainte * n'est pas limité à la molette du type manchon 22 qui uti- lise une manoeuvre de vissage Le mécanisme d'introduc- tion de la précontrainte peut être réalisé en utilisant de nombreuses formes de mécanismes qui permettent d'al- longer et de comprimer le ressort de traction Il enroulé autour de la surface extérieure du cylindre. Ainsi que ceci a été décrit à propos des formes de réalisation de l'invention ci-dessus, le dispositif d'amortissement de vibrations de plancher selon l'inven- tion peut être utilisé dans n'importe quelle condition, quelle que soient la forme, la construction, l'applica- tion, l'emplacement fixé ou équivalent du plancher anti- vibrant 2 L'invention est donc applicable dans de nom- breuses sortes d'applications. Il est facile d'introduire ou de corriger la précontrainte pour la fonction de déclenchement et cette opération peut être exécutée en usine ou sur le chantier de construction. On peut donc déterminer facilement et avec sécu- rité le meilleur effet d'amortissement des vibrations compte tenu de la construction et de l'utilisation réel- le. En outre, l'invention n'exige pas la présence de bases de réaction, de barres plates ni de butées, qui sont nécessaires pour la fonction de déclenchement dans la technique classique, de sorte que l'invention permet de réduire le nombre des pièces d'usure, et de les ren-5 dre faciles à régler et peu coûteuses. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O S 1 Dispositif d'amortissement des vibrations de plancher, comprenant une partie porteuse mobile ( 1) et des parties *travaillantes amortisseuses, la partie por- teuse mobile supportant un plancher anti-vibrant dans des conditions telles que le plancher soit libre de se déplacer horizontalement, caractérisé en ce qu'il comprend ladite partie travaillante amortisseuse qui com- prend une combinaison d'un amortisseur visqueux ( 4) et d'une pluralité de mécanismes à ressort ( 12), ledit amor- tisseur visqueux ( 4) étant fixé à un point de retenue (P) dudit plancher anti-vibrant ( 2) convenablement choi- si, et lesdits mécanismes à ressort étant agencés dans des positions rayonnantes par rapport audit point de re- tenue; ledit amortisseur visqueux comprenant une cuve ( 4 a) et une plaque de résistance ( 4 d), ladite cuve conte- nant du fluide visqueux et étant fixée à un bâtiment, la- dite plaque de résistance étant immergée dans le fluide visqueux ( 4 b) parallèlement à la surface de fond de ladi- te cuve, et la distance entre ladite plaque de résistan- ce et ladite surface de fond étant d'une valeur prédéter- minée, et ladite plaque de résistance étant fixée audit plancher antivibrant; et ledit mécanisme à ressort ( 12) présentant une extrémité accouplée audit point de retenue dudit plan- cher anti-vibrant par l'intermédiaire d'un élément d'ac- couplement flexible ( 15) et son autre extrémité accou- plée audit bâtiment (en 20), ledit mécanisme à ressort comprenant un mécanisme d'introduction d'une précontrain- te couplé à une partie d'accouplement ( 20) audit bâti- ment pour introduire une précontrainte pour assurer la fonction de déclenchement. 2 Dispositif d'amortissement des vibrations pour plancher selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mécanisme à ressort comprend un cylindre à plongeur comprenant un plongeur ( 12 b) qui coulisse dans un cylindre ( 12 a), et un ressort de traction ( 11) enrou- lé autour de la surface extérieure dudit cylindre à plon- geur, l'extrémité avant du ressort de traction ( 11) étant montée de façon séparable sur un ancrage de res- sort ( 31) qui se déplace avec ledit plongeur ( 12 b), un tirant ( 32) fait saillie sur l'extrémité arrière dudit cylindre ( 12 a) pour être accouplé au bâtiment, un fileta- ge extérieur ( 32 a) est formé sur la surface extérieure dudit tirant ( 32), une molette à manchon ( 22) est vissée sur ledit filet extérieur ( 32 a), un ancrage de ressort ( 40) est monté rotatif sur la partie arrière de la par- tie manchon ( 22 a) de ladite molette ( 22) et l'extrémité arrière dudit ressort de traction ( 11) est fixée audit ancrage de ressort de ladite partie arrière, pour comple- ter ainsi le mécanisme d'introduction de la précontrain- te. 3 Dispositif d'amortissement des vibrations pour plancher selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit plongeur ( 12 b) dudit mécanisme à ressort ( 12) est fixé à une chaîne ( 15) qui s'étend vers ledit point de retenue ( 1) et est directement accouplée audit point de retenue dudit plancher anti-vibrant.