Brevet FR2807459A1 — publié le 20011012

La présente invention concerne un système de construction permettant d'obtenir des structures autoportantes en forme de dômes et voûtes, pour fabrication d'abris de piscines, de vérandas, d'annexes à l'habitation, de salles de séjour, salles polyvalentes, salles multimédia, de kiosques, de constructions pour les professionnels, tels des bureaux, salles de réunions, salles de mise en forme, des dômes de toitures, lanterneaux,... Traditionnellement les dômes sont réalisés avec des matériaux conventionnels très lourds, tels du béton armé, des panneaux bombés de verre feuillete maintenus par des armatures métalliques. Ils sont faits sur mesure, suivant des plans d'architectes, très onereux, ce qui les destine à des bâtiments de prestige, des musées et autres édifices publics. Ces constructions traditionnelles de dômes, sont d'un cout trop élevé et trop complexes à mettre en oeuvre pour une utilisation courante chez les particuliers, les collectivités locales, les entreprises. II existe aussi des systèmes vérandas fabriquées avec des profilés PVC, mais qui doivent être renforcés par des armatures métalliques pour améliorer la tenue mécanique et diminuer le flambage des panneaux constitués, d'autant ces vérandas ou abris de piscines sont réalisés avec du verre feuilleté en général plan, poids important, qu'il faut maintenir en place avec un assemblage complexe et coûteux comportant des joints d'étanchéité. système de construction selon l'invention permet d'obtenir des structures autoportantes en forme de dômes et voûtes, légères, résistantes, faciles d'entretien, qui s'integrent harmonieusement dans l'environnement, réalisées en matériaux composites, à des coûts attractifs, qui se montent simplement et rapidement, qui sont démontables, à usage des particuliers, et des professionnels, avec de multiples combinaisons et aménagements possibles. Les formes et les fonctions nouvelles obtenues ne sont pas réalisables à des coûts compétitifs avec les matériaux traditionnels. grande résistance pour un faible poids est obtenue en combinant plusieurs caractéristiques, à savoir: cadres en profilé PVC alvéolés, qui ont une bonne tenue à la flexion pour un poids très reduit et constitués de 3 éléments soudés au miroir. L'assemblage rigide par collagelsoudage du panneau triangle intérieur sur le cadre. mise en forme sphérique du triangle assemblé à plat, par un procédé adapté, basé sur parfaite maîtrise du processus thermique, ce qui garantit une bonne stabilisation dans le temps du panneau ainsi formé avec une dilatation en température très réduite. - forme de coque sphérique et voûte qui diminue considérablement le flambage et la déformation à contraintes égales par rapport à une structure plane de même épaisseur et même surface, acceptant ainsi des charges très supérieures (neige, prise au vent) . structure autoportante en forme de dôme ou de voûte, est obtenue à partir panneaux en formes de triangles sphériques correspondant au découpage d'un polyèdre régulier, et par là même nécessitant peu de panneaux différents pour un même rayon sphere. Ils constituent des dômes de différentes dimensions en fonction du nombre triangles sphériques assemblés, tels les triangles "hexagone" sphériques et triangles "pentagone" sphériques, de l'icosaèdre tronqué, permettant de fabriquer différentes tailles de domes, et jusqu'à la sphère complète réalisable avec 180 triangles sphériques 2 modeles. Le dodécaèdre permet de réaliser une sphère complète avec 60 triangles spheriques identiques. Le "icosidodécaèdre" permet de réaliser une sphère complète avec 80 triangles sphériques de 2 modèles. Le "snub" dodécaèdre permet de réaliser une sphere complète avec 140 triangles sphériques de 2 modèles. Le "rhombicosidodécaèdre" permet de réaliser une sphère complète avec 200 triangles sphériques de 3 modèles. On peut aussi réaliser la couverture d'un kiosque avec l'assemblage de quelques triangles spheriques du même modèle. Les triangles sphériques sont constitués de plaques en matériaux plastiques, préférentiellement en polyméthacrylate de méthyle (PPMA) ou polycarbonate (PC) ou autre thermoplastique, transparentes ou opaques, mises en forme gauche par thermoformage bullage à partir d'un outillage adapté. Les plaques opaques peuvent aussi recevoir isolant thermique et un revêtement de finition, fixés sur la face intérieure concave. profilé thermoplastique sert de cadre au panneau, il est préférentiellement en rigide, alvéolé, extrudé, à base d'un compound polymère. La forme de la section étudiee pour permettre un cintrage à chaud avec une courbure régulière, suivant un axe longitudinal, sans autre déformation apparente. joint d'étanchéité et de positionnement, réalisé en élastomère, vient s'intercaler entre triangles sphériques au montage. II est profilé pour pouvoir se mettre en place et se retirer du côté intérieur de la structure. II permet le montage et démontage aisé d'un panneau de la structure, et comporte des lèvres en forme de mini-gouttière pour récupérer evacuer d'éventuelles fuites d'eau, à partir de l'intérieur de la structure. clips métalliques de fixation se mettent en place par simple pression pour venir encliqueter dans des gorges du profilé prévues à cet effet. Ils exercent une pression pour maintenir les panneaux entre eux par l'intermédiaire du joint d'étanchéité décrit précedemment et sont répartis tout au long des bords adjacents. lis peuvent se démonter en faisant levier à l'aide d'un simple tournevis introduit dans un orifice placé latéralement. L'assemblage est complété par des éléments d'étanchéité disposés aux noeuds d'intersection des cadres en profilés entourant les triangles sphériques. Les 3 sommets des triangles sont préalablement rognés à cet effet. Ce noeud est constitué par une coupelle en matériau souple, préférentiellement en élastomère ou PVC souple, qui se met en place en se déformant par le côté intérieur, avec un joint pâteux déposé sur périphérie et qui obstrue l'orifice après positionnement et serrage d'une fixation adaptée. Le joint pâteux une fois en place et écrasé, se polymérise et durcit au contact de l'air. tout est complété par un matériau spongieux et une rondelle ajourée qui assurent récupération, puis l'évacuation, par évaporation des éventuelles micro-fuites d'eau drainées par les lèvres du joint d'étanchéité. Des panneaux particuliers peuvent se mettre en place, faisant office portes d'accès et portes-fenêtres, à ouverture latérale. Ils sont disposés sur la périphérie s'inscrivent dans des formes caractéristiques des polyèdres, tels les pentagones ou hexagones sphériques, avec des huisseries appropriées en forme de petits triangles sphériques pour renforcer la structure et adapter la dimension des ouvrants. Des joints élastomères viennent se fixer en vis-à-vis sur les profilés pour assurer l'étanchéité des panneaux ouvrants entre eux et avec les huisseries. De même, des triangles sphériques peuvent être montés de manière à pouvoir s'ouvrir à la façon de lanterneaux, fenêtres à battant ou fenêtres toiture. structure autoportante en forme de dôme ainsi constituée repose sur une embase réalisée en matériaux composites. La jonction s'effectue entre le découpage des triangles sphériques de la structure autoportante et une surface plane qui peut être le sol, un mur vertical ou oblique. Des réserves techniques sont prévues pour les pas de portes, les fixations, l'étanchéité, la récupération de l'eau, et autres. panneaux courbes fabriqués suivant le même procédé permettent de réaliser des tronçons en forme de voûtes cylindriques qui peuvent se raccorder aux structures en forme de dores de même rayon et complémentaires aux triangles sphériques pour former des ensembles homogènes. coupole constituée de 6 panneaux triangles "hexagone" sphériques, en couverture d'une ossature fixée au sol, permet de réaliser des kiosques, des abris, ainsi que des espaces couverts de grande surface, obtenus en juxtaposant autant d'abris hexagonaux nécessaire par l'intermédiaire de "poutres/gouttières" supportées par des "tubes/poteaux" servant aussi à l'évacuation des eaux de pluie dans un réseau de canalisations au sol disposé à l'aplomb des "poutreslgouttières". dessins annexés illustrent l'invention: figure 1 représente une vue en coupe de l'assemblage de 2 panneaux en forme de triangles sphériques de la structure, dans l'axe des profilés qui en constituent l'encadrement. figure 2 représente la section des profilés qui constituent l'encadrement des panneaux en forme de triangles sphériques, avec le système de fixation par joint et clips. figure 3 représente le clips de fixation en perspective. figure 4 représente une vue en coupe au niveau d'un noeud d'assemblage des panneaux en forme de triangles sphériques. figure 5 représente une section de la mise en place par déformation, la coupelle d'étanchéité au noeud d'assemblage des panneaux en forme de triangles spheriques. figure 6 représente une vue partielle de la structure autoportante avec plusieurs panneaux en forme de triangles sphériques assemblés, et l'emplacement noeuds de jonction. figure 7 représente un petit dôme constitué de 6 panneaux en forme triangles spheriques. figure 8 représente un dôme constitué de 15 panneaux en forme triangles spheriques assemblés. figure 9 représente un dôme constitué de 65 panneaux en forme triangles spheriques assemblés et 5 portes-fenêtres à 2 battants sur la périphérie. figure 10 représente un des 5 éléments de l'embase qui supporte structure autoportante représentée sur la figure 9. figure 11 représente des éléments en forme de voûte assemblés et accoles sur une structure autoportante en demi-sphère. figure 12 représente un système de joints de fermeture qui s'adapte profilés ouvrants. figure 13 représente un kiosque réalisé avec 6 panneaux en forme triangles spheriques. figure 14 représente l'assemblage de plusieurs kiosques réalisés avec panneaux en forme de triangles sphériques, constituant un hall. référence à ces dessins, la structure autoportante en forme de dôme voûte est obtenue à partir de panneaux en forme de triangles sphériques correspondant au découpage d'un polyèdre régulier, et par la-même nécessitant peu de panneaux différents pour un même rayon de sphère. Ils constituent des dômes de différentes dimensions en fonction du nombre de triangles sphériques assemblés, tels les triangles "hexagone" sphériques (13) et triangles "pentagone" sphériques (14), de l'icosaèdre tronqué, permettant de fabriquer différentes tailles de dômes, et jusqu'à la sphère complète réalisable avec 180 triangles sphériques des 2 modèles. Les triangles sphériques sont constitués de plaques (1) en matériaux plastiques, préférentiellement en polyméthacrylate de méthyle (PPMA) ou polycarbonate (PC) ou autre thermoplastique, transparentes ou opaques, mises en forme gauche par thermoformage bullage à partir d'un outillage adapté. Les plaques opaques peuvent aussi recevoir isolant thermique et un revêtement de finition fixés sur la face intérieure concave. Un profilé (2) thermoplastique sert de cadre au panneau, il est préférentiellement PVC rigide, alvéolé, extrudé, à base d'un compound polymère. La forme de la section étudiée pour permettre un cintrage à chaud avec une courbure régulière, suivant un axe longitudinal, sans autre déformation apparente. Un joint d'étanchéité et de positionnement, réalisé en élastomère, vient s'intercaler entre les triangles sphériques au montage. Il est profilé pour pouvoir se mettre en place se retirer côté intérieur de la structure. II permet le montage et démontage aisé panneau la structure, et comporte des lèvres (5) en forme de mini-gouttière pour récupérer évacuer d'éventuelles fuites d'eau, à partir de l'intérieur de la structure. Des clips métalliques (4) de fixation se mettent en place par simple pression pour venir s'encliqueter dans des gorges (6) du profilé (2) prévues à cet effet, en exerçant une pression pour maintenir les panneaux entre eux par l'intermédiaire du joint d'étanchéité décrit precédemment. Ils peuvent se démonter en faisant levier à l'aide d'un simple tournevis introduit dans un orifice (7) placé latéralement. L'assemblage est complété par des éléments d'étanchéité disposés aux noeuds d'intersection des cadres en profilés (2) entourant les triangles sphériques. Les 3 sommets des triangles sont préalablement rognés à cet effet. Ce noeud est constitué par coupelle matériau souple, préférentiellement en élastomère ou PVC souple, qui met en place se déformant par le côté intérieur, avec un joint pâteux (9) déposé sur la périphérie qui obstrue l'orifice après positionnement et serrage d'une fixation adaptée. joint pâteux (9) une fois en place et écrasé, se polymérise et durcit au contact de l'air. tout est complété par un matériau spongieux (11) et une rondelle ajourée qui assurent la récupération puis l'évacuation par évaporation des éventuelles micro-fuites d'eau drainées par les lèvres (5) du joint (3) d'étanchéité. Des panneaux particuliers (15) et (16) peuvent se mettre en place, faisant office portes d'accès et portes-fenêtres, à ouverture latérale. Ils sont disposés sur la périphérie s'inscrivent dans des formes caractéristiques des polyèdres, tels les pentagones ou hexagones sphériques, avec des huisseries (17) appropriées en forme de petits triangles sphériques pour renforcer la structure et adapter la dimension des ouvrants. Des joints élastomères (22) et (23) viennent se fixer en vis-à-vis sur les profilés (2) pour assurer l'étancheité des panneaux ouvrants (15) et (16) entre eux, et avec les huisseries (17). même, triangles sphériques peuvent être montés de manière à pouvoir s'ouvrir à façon lanterneaux, fenêtres à battant ou fenêtres de toiture. La structure autoportante en forme de dôme ainsi constituée repose sur une embase (18) realisée en matériaux composites, obtenue par co-projection de résine polyester fibres verre sur une forme, ou injectés dans un moule. La jonction s'effectue entre découpage des triangles sphériques de la structure autoportante et une surface plane peut être le sol, un mur vertical ou oblique. Des réserves techniques sont prévues pour pas portes, les fixations, l'étanchéité, la récupération de l'eau, et autres. panneaux courbes (19) fabriqués suivant le même procédé permettent de réaliser tronçons en forme de voûtes cylindriques (20) qui peuvent se raccorder aux structures en forme de dômes (21) de même rayon et complémentaires aux triangles sphériques pour former des ensembles homogènes. Une coupole constituée de 6 panneaux triangles "hexagone" sphérique (13) , en couverture d'une ossature (24) fixée au soi, permet de réaliser des kiosques, des abris, ainsi que des espaces couverts de grande surface, obtenus en juxtaposant autant d'abris hexagonaux que nécessaire par l'intermédiaire de "poutres/gouttières" (25) supportées des "tubes/poteaux" (26) servant aussi à l'évacuation des eaux de pluie dans un réseau canalisations au sol disposé à l'aplomb des "poutreslgouttières" (25). Les structures autoportantes obtenues à partir des panneaux en forme de triangles sphériques et en forme de voûtes, qui s'assemblent par clipsage avec un joint d'étancheite et de positionnement, permettent de réaliser un grand nombre de constructions légères dont une liste non exhaustive est donnée ci-après: Abris de piscines, Abris de jardin, vérandas, serres, annexes à l'habitation, salles séjour, salles de mise en forme, de sport, salles polyvalentes pour les particuliers et collectivités, salles multimédia, "home cinéma", atelier de création, travail, salles réunions, formations, séminaires, bureaux, espaces de soins, de repos, jardins d'enfants discothèques, barslrestaurants, club houle pour ensembles sportifs, aéroports, bungalows pour villages de vacances,. Pour le "BTP", dômes de toitures, puits de lumières, espaces intérieurs couverts lanterneaux, kiosques, halls d'expositions, de commerces. Structures autoportantes en rotation sur une couronne d'eau, ou sur un chemin de roulement disposé en périphérie, pour s'adapter aux conditions climatiques: Espace bioclimatique. Pour ces réalisations, les panneaux en forme de triangles sphériques sont réalisés préférentiellement à des dimensions voisines de 2 mètres de côté, pour un poids d'environ 15 kg avec une épaisseur de peau de 5 mm, 20 kg pour une épaisseur de peau de 8 mm. La surface couverte avec un dôme constitué de 75 panneaux en forme de triangles sphériques de rayon 4,75 mètres, est de 60 M2 au sol, pour mètres de haut. Les panneaux sont tout ou partie transparents ou opaques, ce qui représente un poids total voisin de 1200 kg pour le dôme. Avec 6 panneaux, on couvre 0 M2, pour un poids inférieur à 100 kg. Le dodécaèdre permet de réaliser une sphere complète avec 60 triangles sphériques identiques. Le "snub" dodécaèdre permet réaliser une sphère complète avec 140 triangles sphériques de 2 modèles. Le "rhombicosidodécaèdre" permet de réaliser une sphère complète avec 200 triangles sphériques 3 modèles. On peut aussi réaliser la couverture d'un kiosque avec l'assemblage quelques triangles sphériques du même modèle. Pour des panneaux en forme triangles sphériques, correspondant à un "icosidodécaèdre" (polyèdre régulier décomposé en 12 pentagones, eux-memes décomposés en 60 triangles, et 20 triangles équilatéraux, au total 80 triangles sphériques) et pour un rayon de sphère de 3 mètres, on obtient un dôme demi-sphérique constitué de 40 triangles, couvrant une surface habitable de 19,6 M2, compte tenu d'une fosse 400mm. Le poids de cette structure est voisin de 600kg. En intercalant des panneaux en forme de voûtes cylindriques de dimensions et rayon compatibles avec les triangles sphériques constituant les demi-sphères, on obtient des structures modulables, telles illustrées sur la figure 11. panneaux en formes de triangles sphériques, les panneaux compatibles en forme de voutes cylindriques, les éléments qui constituent les embases de jonction avec une surface plane, et tous les accessoires nécessaires au montage (joints d'étanchéité et d'assemblage, clips, noeuds), sont livrés en kit professionnel, pour la réalisation d'une structure autoportante prédéterminée. Les panneaux ne devraient pas dépasser un poids de 25 kg pour moyenne de 10 à 20 kg, ce qui permet un montage aisé et rapide de l'intérieur, seule personne. Les rayons sphériques et cylindriques prévus pour les principales familles d'éléments sont: 3 mètres - 4,75 mètres - 6 mètres. Les autres rayons au-delà de 2 mètres sont envisageables, avec une limite qui se situe aux environs de 10 mètres dans cette technologie, ce qui permet de réaliser des dômes d'un seul tenant pouvant couvrir jusqu'à 250 M2 de surface au sot. Une structure est démontable, de même il est possible de remplacer un ou plusieurs panneaux si nécessaire pour l'entretien. REVENDICATIONS 1 Système de construction de structures autoportantes, caractérisé en ce que les panneaux constitutifs sont des plaques (1) de matériaux plastiques de surface gauche, collees ou soudées sur des cadres en profilés (2) thermoplastiques alvéolés, cintrés, reliés entre eux par l'intermédiaire d'un joint (3) d'étanchéité et de positionnement, avec une fixation par clips métalliques (4) répartis tout au long des bords adjacents dédits panneaux, le tout assemblé, constituant des formes de dômes et voûtes, légères et résistantes en matériaux composites. 2 Système de construction de structures autoportantes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques (1) de matériaux plastiques sont préférentiellement en polyméthacrylate de méthyle (PPMA) ou polycarbonate (PC) ou autre thermoplastique, transparentes ou opaques et mises en forme gauche par thermoformage ou bullage à partir outillage adapté, les plaques opaques pouvant aussi recevoir un isolant thermique et revetement de finition sur la face intérieure concave. 3 Système de construction de structures autoportantes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profilé (2) thermoplastique, servant de cadre au panneau, est préferentiellement en PVC rigide, alvéolé, extrudé, à base d'un compound polymère, dont la forme de la section est étudiée pour permettre un cintrage à chaud avec une courbure régulière, suivant un axe longitudinal, sans autre déformation apparente. 4 Système de construction de structures autoportantes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint (3) d'étanchéité et de positionnement, réalisé en élastomère, profilé pour pouvoir se mettre en place et se retirer du côté intérieur de la structure, permettant ainsi le montage et démontage d'un panneau de la structure et comporte des levres (5) en forme de mini-gouttière pour récupérer et évacuer d'éventuelles fuites d'eau. 5 Système de construction de structures autoportantes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les clips métalliques (4) de fixation se mettent place par simple pression pour venir s'encliqueter dans les gorges (6) du profilé (2) en exerçant une pression pour maintenir les panneaux entre eux, et peuvent se démonter faisant levier dans l'orifice (7) à l'aide d'un simple tournevis. 6 Système de construction de structures autoportantes selon les revendications precédentes, caractérisé en ce que l'assemblage est complété des éléments d'etanchéité disposés aux noeuds d'intersection des cadres en profilés préalablement rognés à cet effet, constitués par une coupelle (8) en matériau souple, preférentiellement en élastomère ou PVC souple, qui se met en place en se déformant par côté intérieur, avec un joint pâteux (9) déposé sur la périphérie et qui obstrue l'orifice après serrage de la fixation (10), polymérisation, durcissement au contact de l'air le tout complété par un matériau spongieux (11) et la rondelle ajourée (12), assurant la récupération, puis l'évacuation par évaporation des éventuelles micro-fuites d'eau drainées par les lèvres (5) du joint (3) . 7 - Système de construction de structures autoportantes selon les revendications précédentes, caracterisé en ce que les panneaux qui constituent ladite structure ont des formes de triangles sphériques correspondant au découpage polyèdre régulier, par la même nécessitant de panneaux différents pour un même rayon de sphère, pouvant constituer des dômes de différentes dimensions en fonction nombre de triangles sphériques assembles, tels les triangles "hexagone" sphériques (13) et triangles "pentagone" sphériques (14), de l'icosaèdre tronqué, permettant fabriquer différentes tailles de dômes, pour une sphère complète réalisable avec 180 triangles sphériques des 2 modèles, le dodécaèdre pour une sphère complète réalisable avec triangles sphériques identiques, "l'icosidodécaèdre" pour une sphère complète réalisable avec 80 triangles sphériques de 2 modèles, le "snub" dodécaèdre pour une sphère complète réalisable avec 140 triangles sphériques de 2 modèles, le "rhombicosidodécaèdre" pour une sphère complète réalisable avec 200 triangles sphériques de 3 modèles. 8 - Système de construction de structures autoportantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'assemblage est complété par des panneaux particulier (15) et (16) faisant office de portes d'accès et portes-fenêtres, à ouverture latérale, disposées sur la périphérie et s'inscrivant dans des formes caractéristiques des polyèdres, tels les pentagones hexagones sphériques, avec des huisseries (17) en forme de petits triangles sphériques pour renforcer la structure et adapter la dimension des ouvrants, avec des joints élastomères (22) et (23) venant se fixer en vis-à-vis sur les profilés (2) pour assurer l'étanchéité entre les panneaux ouvrants (15), (16) et les huisseries (17). 9 - Système de construction de structures autoportantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'assemblage est complété par une embase (18) réalisée en matériaux composites, qui assure la jonction entre ladite structure autoportante en forme de dôme, suivant le découpage des triangles sphériques, et une surface plane qui peut être le sol, un mur vertical ou oblique, avec des réserves techniques pour les pas de portes, les fixations, l'étanchéité, la récupération de l'eau, et autres. 10- Système de construction de structures autoportantes selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'assemblage est complété par des panneaux courbes (19), suivant le même procédé, qui permettent de réaliser des tronçons en forme de voutes cylindriques (20), lesquelles voûtes peuvent se raccorder aux structures en forme de dômes (21) de même rayon et complémentaires aux triangles sphériques pour former ensembles homogènes. 1 Système de construction de structures autoportantes selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que une coupole constituée de 6 panneaux triangles "hexagone" sphérique (13), en couverture d'une ossature (24), fixée au sol, permet de réaliser des kiosques, des abris, ainsi que des espaces couverts de grande surface, obtenus en juxtaposant autant d'abris hexagonaux que nécessaire par l'intermédiaire de "poutreslgouttières" (25) supportées par des "tubes/poteaux" (26) servant aussi à l'evacuation des eaux de pluie dans un réseau de canalisations au sol disposé à l'aplomb "poutres/gouttières" (25).