Brevet FR2736077A1 — publié le 19970103

Dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé. notamment pour les toitures de bâtiments L'invention concerne un dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal, destiné notamment à constituer tout ou partie de toitures de bâtiments, renforcé afin de ne pas subir d'effondrement sous l'action d'un choc d'énergie même supérieure à un millier de joules environ. A l'heure actuelle, la protection et la sécurité des personnels amenés à effectuer des opérations de vérification, de maintenance ou de réparation, en circulant sur les toitures de bâtiments, par exemple de bâtiments industriels en cours d'exploitation, n'est qu'imparfaitement assurée. En effet, de nombreux matériaux de couverture sont très fragiles aux chocs (plaques ondulées amianteciment, plaques de matière synthétique), et le problème se pose avec au moins autant d'acuité pour les dispositifs d'éclairage zénithal tels que les voûtes filantes, les lanterneaux ponctuels, les toitures à redents connues sous le nom de sheds, construits à base de plaques de verre, de chlorure de polyvinyle, de polycarbonate, de méthacrylate, de stratifié polyester, etc. C'est pourquoi a été instaurée une norme définissant un essai auquel doivent satisfaire les dispositifs de couverture et d'éclairage zénithal, cette norme exigeant que pour les toitures, soient employés des matériaux ou des dispositifs de protection permanents capables d'absorber des chocs correspondant à une énergie de l 200 joules, de sorte à empêcher la chute d'un être humain adulte moyen à travers le dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal. Il est connu, en vue d'éviter que la chute d'une personne sur un élément de toiture ou d'éclairage zénithal se traduise par une course de plusieurs mètres, de disposer un filet ou un barreaudage par exemple en tubes d'acier sous les éléments. Cependant, les filets sont relativement dégradables, et les barreaudages sont eux-mêmes générateurs de blessures. Les autres dispositifs connus destinés à satisfaire à cette norme, par exemple des plaques de matériau armé intérieurement, sont souvent complexes à fabriquer, onéreux, lourds, ou difficiles à mettre en place ; de plus, la plupart d'entre eux présentent un maillage relativement serré occultant partiellement la lumière. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé, notamment pour les toitures de bâtiments, du type comportant au moins un élément de couverture ou d'éclairage zénithal constituant une surface de protection contre les intempéries, caractérisé en ce qu'il comporte également, sous la surface de protection, au moins une nappe de câbles souples maintenus en tension et s'étendant sensiblement dans la même direction. Grâce à cette structure, même si le matériau de couverture ou d'éclairage est brisé par le choc d'un être humain, la chute de celui-ci est interrompue grâce à l'absorption d'une partie de l'énergie du choc, par la déformation élastique de la nappe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, de formes de réalisation de l'invention données à titre d'exemples non limitatifs et représentées sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure l montre schématiquement en perspective, un dispositif d'éclairage zénithal selon l'invention sous la forme d'un lanterneau bombé équipant un toit en terrasse, - les figures 2A, 2B, 2C montrent schématiquement en section transversale le lanterneau de la figure 1 et deux variantes, respectivement, - la figure 3 montre schématiquement en section transversale, le comportement au choc du lanterneau des figures 1 et 3A, - la figure 4 montre schématiquement en perspective, un dispositif d'éclairage zénithal selon l'invention sous la forme d'une verrière, - la figure 5 montre schématiquement en perspective, un dispositif d'éclairage zénithal selon l'invention sous la forme d'une toiture à redents, - la figure 6 montre schématiquement en perspective, un dispositif d'éclairage zénithal selon l'invention sous la forme d'un lanterneau ponctuel plat de forme carrée, et - la figure 7 montre schématiquement en perspective, un dispositif de couverture selon l'invention sur un bâtiment comportant des fermes conventionnelles. Les dispositifs d'éclairage zénithal ou de couverture représentés sur les figures comportent un élément de couverture ou d'éclairage zénithal 1 ou un ensemble de tels éléments 1 juxtaposés, sous la forme de plaque (s) , pour constituer une surface de protection contre les intempéries S, et notamment une surface imperméable à l'eau et relativement isolante thermiquement. Cette surface de protection S est portée soit directement par un ouvrage en maçonnerie ou en menuiserie M érigé sur le toit T du bâtiment à couvrir ou/et à éclairer, ou par les murs de pignon P et de façade F du bâtiment, soit par l'intermédiaire d'un support. Un tel support comprend par exemple deux traverses 2 entre lesquelles s'étend l'élément d'éclairage ou de couverture 1, dont deux bords d'extrémité opposés sont fixés à ces traverses 2 respectivement, ou entre lesquelles s'étendent un alignement de plusieurs éléments 1 disposés bout à bout, chacun des éléments d'extrémité ayant son bord libre fixé à une traverse ; les traverses 2 peuvent être reliées par des poutres 3 de manière à former un chassis, plus particulièrement dans le cas de dispositifs d'éclairage zénithal ou de couverture de grande longueur ; dans ce cas, des traverses supplémentaires 4 peuvent se succéder à intervalles réguliers le long du dispositif, pour le supportage ou la fixation de la jonction des éléments 1 juxtaposés bout à bout. Selon l'invention, sous cette surface de protection S, sont disposés des câbles souples 5 maintenus en tension et s'étendant sensiblement dans une même direction, de manière à former une nappe, déformable élastiquement, en tout point aussi équidistante que possible de la surface de protection S. Les extrémité des câbles souples 5 sont fixées, selon le cas, à l'ouvrage en maçonnerie ou en menuiserie M portant la surface de protection, ou aux murs P, F du bâtiment, ou aux traverses d'extrémité 2, ou plus généralement à toute structure complémentaire adaptée à assurer l'absorption de l'énergie du choc et la retenue des câbles et éventuellement de la surface de protection, laquelle peut être brisée par le choc sans grave inconvénient à condition d'une part que le matériau qui la constitue ne soit pas coupant et d'autre part que la nappe de câbles 5 sous tension remplisse sa fonction de retenue dans l'hypothèse de la chute d'un être humain.Les câbles 5 peuvent être ancrés directement à l'ouvrage en maçonnerie ou en menuiserie, aux murs, aux traverses, ou à la structure complémentaire, ou y être reliés par au moins un organe élastique (non représenté sur les figures) tel qu'un ressort de traction hélicoïdal, amortissant l'impact du choc au niveau de l'ancrage ; on peut par exemple avoir un ressort hélicoïdal à une extrémité de chaque câble, ou à chacune des extrémités ; on peut également avoir un câble en deux tronçons reliés par un organe élastique. L'ancrage (symbolisé en 6) du câble 5 ou de l'organe élastique est réalisé par exemple au moyen d'un serrecâble ou d'un collier sertisseur. Les câbles souples 5, destinés à subir une certaine déformation élastique sous le choc, peuvent être notamment au moins partiellement en acier, et par exemple comporter une âme centrale et six brins tressés autour de cette âme. L'écartement des câbles 5 entre eux est fonction de la nature du matériau constituant la surface de protection contre les intempéries S, et par exemple l'utilisation d'éléments 1 en polyester nécessite des câbles 5 plus rapprochés que l'utilisation d'éléments en polycarbonate, et il en est de même de l'écartement des câbles par rapport à la surface de protection. Dans un exemple particulier de réalisation dans lequel des éléments d'éclairage zénithal l sont des plaques en polycarbonate alvéolaire, les essais ont été concluants avec des câbles 5 écartés les uns des autres d'une soixantaine de centimètres et une nappe de câbles écartée de vingt à trente millimètres des plaques en polycarbonate ; le dispositif d'éclairage zénithal étant de relativement grande longueur, des traverses intermédiaires 4 se succèdent entre les traverses d'extrémité 2 à intervalles de l'ordre de 1,5 mètres. Dans la plupart des cas, l'écartement approprié des câbles 5 entre eux est de quelques dizaines de centimètres, et l'écartement approprié de la nappe de câbles par rapport à la surface de protection S est de quelques centimètres. Le lanterneau bombé représenté sur la figure 1, disposé sur un toit T en terrasse, repose sur un ouvrage en maçonnerie M, mais comporte des traverses 2 portant les éléments d'éclairage 1, à savoir deux traverses d'extrémité 2, et deux traverses intermédiaires 4, et deux poutres 3. Les traverses étant arquées en arcs de circonférence s'étendant dans des plans verticaux parallèles, les câbles 5, pour à la fois être tendus et suffisamment libres pour constituer une nappe déformable élastiquement, en tout point approximativement équidistante de la surface de protection S, sont fixés et tendus entre les traverses d'extrémité en étant disposés longitudinalement au lanterneau, c'est-à-dire dans la direction des génératrices de la surface cylindrique formée par la surface de protection.Les figures 2A à 2C montrent la répartition sensiblement régulière des câbles 5 le long du contour de la section transversale de la surface de protection S, à faible distance sensiblement constante de cette dernière. La figure 3 montre en section, schématiquement, le profil pris par la surface de protection et par la nappe sous-jacente, dans le cas de la figure 1, lors d'un choc produit par la chute d'un corps humain, par suite de la déformation des éléments 1 constituant la surface de protection S, et conjointement de la déformation élastique des câbles 5 constituant la nappe. La figure 4 montre une verrière plane portée par un ouvrage en maçonnerie M présentant une section transversale en trapèze rectangle, avec ses câbles 5 ancrés aux traverses d'extrémité 2, et cinq traverses intermédiaires 4 se succédant dans la direction dans laquelle s'étendent les câbles. La figure 5 montre de la même manière une toiture à redents de grande longueur. Dans le cas de grandes longueurs, les câbles 5 peuvent éventuellement être ancrés à une ou plusieurs traverses intermédiaires 4 en fonction de la longueur, ou être supportés dans des pontets portés par ces traverses, en restant libres de coulisser longitudinalement dans ces pontets. Comme on le voit sur la figure 6, la direction dans laquelle s'étendent les câbles 5 dans le cas d'un lanterneau carré peut être quelconque ; les câbles pourraient même s'étendre en direction diagonale. La figure 7, montre qu'une toiture comportant des fermes ou des fermettes conventionnelles peut également être équipée selon l'invention si les éléments de toiture sont estimés trop fragiles ; comme dans tous les cas où la surface de protection S est plane, le problème de l'équidistance en tout point, de la nappe de câbles 5 par rapport à la surface de protection, ne se pose pas, et la direction dans laquelle s'étendent les câbles peut être choisie en fonction d'autres considérations, par exemple des considérations de facilité de montage, ou de coût lié à l'élasticité et à la résistance nécessaires pour les câbles. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites et représentées, et on pourra en prévoir d'autres sans sortir de son cadre. Par exemple, dans le cas de voûtes polyester autoportantes, le dispositif selon l'invention inclut une structure complémentaire sous la forme d'une ossature cintrée disposée sous les plaques et permettant de maintenir les câbles comme décrit plus haut. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé, notamment pour les toitures de bâtiments, du type comportant au moins un élément de couverture ou d'éclairage zénithal (1) constituant une surface de protection contre les intempéries (S) caractérisé en ce qu'il comporte également, sous la surface de protection (S), au moins une nappe de câbles souples (5) maintenus en tension et s'étendant sensiblement dans la même direction. 2 - Dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe s'étend quelques centimètres endessous de la surface de protection (S). 3 - Dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les câbles (5) comportent une âme centrale et des brins tressés autour de cette âme. 4 - Dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les câbles (5) sont au moins partiellement en acier. 5 - Dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les câbles (5) comportent deux tronçons raccordés par un ressort hélicoïdal. 6 - Dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une extrémité des câbles (5) est raccordée à un ressort hélicoïdal. 7 - Dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux traverses (2) entre lesquelles s'étend un élément de couverture ou d'éclairage zénithal (1) dont deux bords d'extrémité opposés sont fixés à ces traverses (2) respectivement, ou entre lesquelles s'étendent un alignement de plusieurs éléments de couverture ou d'éclairage zénithal (1) disposés bout à bout dont les éléments d'extrémité ont chacun un bord fixé à ces traverses (2) respectivement, et en ce que les extrémités des câbles (5) sont reliées à ces traverses (2) entre lesquelles ils sont maintenus en tension. 8 - Dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de couverture ou d'éclairage zénithal (1) sont fixés à des traverses (2, 4) se succédant dans la direction dans laquelle s'étendent les câbles (5) constituant la nappe. 9 - Dispositif de couverture ou d'éclairage zénithal renforcé selon la revendication 1, du type comportant une surface de protection sous la forme d'au moins une voûte autoportante constituée d'au moins un élément de couverture ou d'éclairage zénithal, caractérisé en ce qu'il comporte également, sous la surface de protection, une structure complémentaire sous la forme d'une ossature cintrée pour maintenir les câbles.