Brevet FR2736671A1 — publié le 19970117

Domaine technique : L'invention ci-après est destinée à la réalisation de maisons individuelles résistantes aux oscillations sismiques Etat de la technique antérieure : Dans ce domaine , de nombreuses techniques existent , pour la construction d'immeubles ou d'ouvrages d'art . Toutes ces techniques consistent à réaliser des systèmes d'amortissements , soit par glissement , soit par contraintes alternées ( caoutchouc , ressorts , barres acier ) .Généralement les constructions sont trés résistantes et comportent des armatures internes solides et indéformables afin de garantir l'homogénéité de la construction Ces constructions sont lourdes et sont posées a même le sol , soit par l'intermédiaire de dalles flottantes ,soit par des fondations trés résistantes Exposé de l'invention : L'originalité de l'invention Ci -Jointe est de dissocier la construction proprement dite ( maison-habitation ) du sol au dessus duquel elle est construite La construction ( maison-habitation ) est en effet solidaire d'une plateforme structurelle ne touchant pas le sol .Cette plateforme est alors reliée au sol par un système de suspension intermédiaire , mobile dans l'espace , réalisant ainsi l'amortissement anti-sismique souhaité Lors de secousses sismiques , l'amortissement énergétique se fait par oscillation de la plateforme supportant la construction La construction proprement dite ( maison-habitation ) ayant la plateforme structurelle comme système référentiel n'est donc pas soumise directement aux secousses sismiques et pourra donc être réalisée en matériaux plus légers , n'ayant pas à résister à des contraintes de déformation trop importantes Dessins annexés Planche 1/6 : Vue schématiaue de l'ensemble . Construction plateforme .Suspension Planche 2/6 : Principe et éléments consti tuti fs d'un ancrage de susnension . Planche 3/6 : Diaqramme des forces Planche 4/6 : Variantes d'équipement et de géométrie Planche 5/6 : Suspensions encastrées et poteaux verticaux Planche 6/6 : Autre positionnement de la construction . Système d'ancrage indépendant du sol Exposé détaillé I Descriptif d'ensemble :L'ensemble se compose d'une plateforme A , de forme quelconque, supportant la construction B , de systèmes de suspension C en nombre et répartition suffisants pour supporter le poids de l'ensemble et de poteaux D assuiettis sur des socles E le niveau du sol final F est indifférent . ( Planche 1/6 II) Principe :Le degré de liberté et d'amortissement de la vibration est obtenu en désolidarisant la plateforme A supportant la construction B, de l'ensemble sol F incluant les poteaux D et les socles E La liaison des deux ensembles est obtenue par l'intermédiaire des suspensions C , articulées au point 0 sur les poteaux D et au point G sur la plateforme A La limite de liberté est directement dépendante du diamétre laissé libre , et de la hauteur H entre 0 et G L'évolution dynamique du point G se fait donc à l'intérieur d'un cône de centre 0 et de demi-angle au sommet i . La seule position d'équilibre stable de la plateforme A est obtenue lorsque le point G est à la verticale du point 0. L'anqle maximum est tel que sin O planche 2/6 III) calcul : L'ensemble est en équilibre stable lorsque le poids P total de l'ensemble plateforme A + construction B est à sa position la plus basse par rapport au sol Lorsque la plateforme s'écarte de sa position d'équilibre stable , le poids P se décompose en un effort de tension T appliqué sur les suspensions et une force de rappel R qui ramène l'ensemble vers sa position d'équilibre si l'angle est tel que sin = j /2H on aura-: R = P x tg Q( et h = H ( 1 - cos o( ) L'ensemble est donc capable d'absorber une énergie correspondant à la différence d'énergie potentielle entre les niveaux nl et n2 Soit :E ( joules ) = P ( newtons ) x h ( métres ) ( planche 3/6 IV) Résistance : La plateforme A sera résistante aux efforts de flexion, torsion et cisaillement Les poteaux D seront résistants aux efforts de flexion torsion et cisaillement , affectés d'un coefficient K prenant en compte l'accélération des mouvements de l'ensemble A + B Les suspensions C seront résistantes aux efforts de traction , affectés du coefficient K V) Elements constitutifs Les éléments A , D et C seront réalisés dans tout matériau résistant et répondant aux critères de résistance ci-dessus Les suspensions r pouront être réalisées en acier plein en câble , en chaîne , en cordage ou en fibres résistantes en incluant sur leur longueur H un dispositif de réglage de longueur genre ridoir S permettant d'ajuster le niveau final et l'horizontalité de la plateforme A indépendamment de la position des poteaux D VI ) Variantes Afin d'augmenter artificiellement l'amortissement de l'oscillation , on pourra éventuellement installer les dispositifs de suspension non parallèles ( divergents ou convergents ) , ce qui aura pour effet d'arrêter le mouvement de balancement de la plateforme ( planche 4/6 fig 4) ou placer entre les poteaux D et la plateforme A des amortisseurs complémentaires V de quelque type que ce soit, afin de limiter ces oscillations (planche 4/6 fig S) par absorption d'énergie De même , toujours dans le but d'amortir plus rapidement les oscillations d'amortissement , on peut envisager que les suspensions C soient réalisées dans un matériau rigide et encastrées en tête des poteaux D , à condition d'être articulées sur la plateforme A . Le moment de flexion complémentaire ainsi créé est à ajouter à la capacité d'absorption énergétique du système ( planche 5/6 fig & ) En raison d'un manque de place autour de la construction, le positionnement des poteaux D peut se réaliser à l'intérieur du polygone de la plateforme A En ce cas , les poteaux seront verticaux et reliés à la plateforme A par un système de plusieurs câbles ou suspentes C et la plateforme devra être percée d'un orifice de diamétre ffi afin de laisser libre , comme cidessus , le mouvement pendulaire d'un demi angle au sommet . ( planche 5/6 fig 7 ) ; ; On peut penser également que la construction peut être suspendue par ses arêtes , la plateforme structurelle A étant située au dessus de la construction B , et intégrée alors dans la base de la toiture , par exemple. Le socle de la construction ( plancher ) est donc situé au niveau du sol , sans le toucher . ( planche 6/6 fig 8 De même , on peut désolidariser complétement le système de suspension C et les poteaux D , du sol , en les reliant totalement , d'une manière rigide , à une armature W simplement posée à même le sol . De cette façon , la secousse sismique ne risque plus d'endommager ni la construction B sur la plateforme A , ni les poteaux D précédemment encastrés dans les fondations E. ( planche 6/6 fig S ) Industrialisation et avantages Industriellement , la construction ( maison-habitation) pourra se préfabriquer en matériaux légers ( bois par exemple ) alors que la plateforme structurelle , en acier ou en autre matériau résistant , pourra être préparée en éléments juxtaposables assemblés sur place Seules les fondations pour l'ancrage des poteaux seront necessaires . A la fin de la mise en place de la plateforme structurelle et de la construction , les suspensions seront assujetties aux poteaux et ancrages et réglées en longueur de façon à placer la plateforme horizontale . En cas de secousse sismique détruisant partiellement les ancrages , poteaux et fondations , les dégâts devraient être limités uniquement à ce système de suspension et ne pas affecter la construction ( maison habitation ) proprement dite , garantisant ainsi la vie des occuppants . La réparation pourrait ainsi être limitée aux dégâts matériels affectant le système de suspension , dégâts moins onéreux que la réfection compléte d'une maison L'alimentation de la construction en fluides ( eau,énergie etc..) se fera par l'intermédiaire d'un système souple adapté , étudié pour suivre sans rupture la totalité des oscillations de l'ensemble REVENDICATIONS 1) Dispositif pour la réalisation de constructions individuelles résistantes aux oscillations sismiques caractérisé par une plateforme structurelle A de forme quelconque supportant une construction B et reliée au sol par l'intermédiaire de suspensions C en nombre indifférent mobiles à l'intérieur d'un cône d'évolution de demi angle au sommet 0( et de poteaux D ancrés dans le sol ou assujettis aux socles E 2) Dispositif selon la revendication 1) caractérisé par un non parallelisme des suspensions C en position de repos La divergence ou la convergence de ces suspensions créant alors un amortissement complémentaire de l'oscillation 3) Dispositif selon les revendications 1 ou 2 caractérisé par la mise en place de tous dispositifs d'amortissement complémentaires V entre A et D 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 3. 3 ci dessus caractérisé par une inclinaison des poteaux D , permettant un degré de liberté de la plateforme A équivalent à un cône de 1/2 angle au sommet 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ci dessus caractérisé par la réalisation des suspensions en acier plein,en câble, en chaîne , en cordage ou en fibres résistantes ,assujetties ou non d'un système de réglage de longueur , genre ridoir S 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ci dessus , caractérisé par la mise en place d'une suspension C non libre au point 0 mais encastrée dans la tête du poteau D, augmentant la capacité d'amortissement du système par une résistance à la flexion de la dite suspension C 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ci dessus caractérisé par le positionnement des poteaux D à l'intérieur du polygone de la plateforme A 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ci dessus caractérisé par un positionnement de la plateforme A au dessus de la construction B 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ci dessus caractérisé par l'assujettissement des poteaux D à une armature W posée sur le sol