Brevet FR2831571A1 — publié le 20030502

L'invention est relative à une structure d'immeuble comportant une ossature formée d'éléments verticaux et d'éléments horizontaux. Il est connu de réaliser des structures d'immeuble comportant une ossature formée d'éléments verticaux et d'éléments horizontaux, en particulier d'éléments métalliques, pour construire des immeubles de grande hauteur, du genre tours de bureaux ou gratte-ciel. Dans cette technique connue, l'immeuble réalisé se présente généralement sous forme d'un bloc parallélépipédique d'élancement important, dont le noyau central contient les moyens de circulation verticale, du genre ascenseur ou escalier. Cette technique connue présente divers inconvénients résultant d'un éclairage naturel insuffisant des pièces ou bureaux intérieurs, et présentant des risques importants pour la sécurité des personnes. En effet, en cas d'accidents, d'incendies ou d'attentats, l'évacuation des personnes se fait par le noyau central, dont la densité de circulation augmente jusqu'à en ralentir ou empêcher l'évacuation de l'immeuble. Ce risque est particulièrement important, dans le cas d'immeubles de grande hauteur, vulnérables à l'impact d'objets volants enflammés ou non. En particulier, lorsqu'un objet volant comportant une charge importante de carburant s'écrase sur un immeuble de type connu, le carburant se répand en descendant les étages successifs, sans rencontrer de pare-feu ou de vide efficace, ce qui conduit à la destruction de la totalité de l'immeuble et au blocage des niveaux supérieurs des immeubles dont les occupants ne peuvent s'échapper. Un but de l'invention est d'améliorer la luminosité dans les immeubles de taille importante, de manière à économiser l'énergie et améliorer l'ergonomie et le confort des occupants de l'immeuble. Un autre but de l'invention est d'assurer la sécurité des personnes et de la structure, en limitant les risques de propagation d'un incendie ou d'un accident et en permettant une évacuation rapide et totale de l'immeuble. L'invention a pour objet une structure d'immeuble comportant une ossature formée d'éléments verticaux et d'éléments horizontaux, caractérisée par le fait qu'au moins un élément horizontal présente une conformation annulaire fermée dite "anneau raidisseur"apte à supporter ou porter au moins un bloc de plusieurs étages, et par le fait qu'au moins un élément vertical comporte ou contient des moyens de circulation verticale entre étages. Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : - un bloc de plusieurs étages présente une conformation en secteur cylindrique annulaire, - la structure comporte des éléments verticaux d'ossature en forme de piliers creux contenant au moins un ascenseur et au moins un escalier ou moyen analogue de circulation verticale, - chaque bloc de plusieurs étages est limité latéralement de manière à ménager des vides ou lumières à travers l'ossature, de manière à éclairer les faces externes du bloc tout en accroissant la sécurité de l'immeuble, - au moins une conformation annulaire fermée d'anneau raidisseur peut être une conformation annulaire sensiblement polygonale, ou alternativement au moins une conformation annulaire fermée d'anneau raidisseur peut être une conformation annulaire sensiblement circulaire, - au moins une conformation en secteur cylindrique annulaire présente une paroi radialement extérieure sensiblement en arc de cercle ou sensiblement polygonale et une paroi radialement intérieure sensiblement en arc de cercle ou sensiblement polygonale, - les éléments verticaux d'ossature s'étendent continûment et sensiblement sur toute la hauteur de l'immeuble, et dépassent radialement extérieurement d'au moins un anneau raidisseur de la structure, - des anneaux raidisseurs peuvent porter des blocs supérieurs de plusieurs étages et peuvent supporter simultanément des blocs inférieurs de plusieurs étages, - au moins un vide, ou une lumière, peut être ménagé entre un bloc de plusieurs étages et un anneau raidisseur voisin. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 représente schématiquement, une vue partielle en perspective d'une structure d'immeuble selon l'invention. - Les figures 2 et 2A représentent schématiquement, une vue en élévation avec coupe partielle sous le sol et avec sections partielles a) à j) réduites d'une structure d'immeuble selon l'invention. - La figure 3 représente schématiquement, une vue en coupe diamétrale d'un troisième mode de réalisation de structure d'immeuble selon l'invention. - La figure 4 représente schématiquement, une vue en section médiane d'un anneau raidisseur de structure d'immeuble selon l'invention. - La figure 5 représente schématiquement, une vue en section médiane d'un étage de bloc de structure d'immeuble selon l'invention. - La figure 6 représente schématiquement, une vue partielle en perspective de structure d'immeuble selon l'invention illustrant l'implantation des blocs de plusieurs étages. - La figure 7 représente schématiquement une vue partielle en perspective de structure d'immeuble selon l'invention illustrant l'implantation d'un anneau raidisseur. En référence aux figures 1 à 7, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identiques. Sur la figure 1, une structure d'immeuble selon l'invention comporte plusieurs piliers verticaux 1, par exemple six piliers verticaux, reliés à des anneaux raidisseurs 2 selon des intervalles choisis pour éviter le flambage des piliers 1. L'ossature formée des piliers 1 et des anneaux raidisseurs 2 permet de supporter des blocs 3 de plusieurs étages d'habitation ou de bureaux. Les communications verticales entre étages s'effectuent de préférence à l'aide de moyens de circulation verticale contenus dans les piliers 1 verticaux. Des vides ou lumières subsistent dans la structure d'immeuble après implantation des blocs 3 de plusieurs étages. Ces vides ou lumières peuvent de préférence être formés par l'espace délimité par deux anneaux raidisseurs et deux piliers verticaux 1 voisins, pour former une ouverture assurant l'éclairage des parois radialement intérieures des blocs 3 de plusieurs étages et des anneaux raidisseurs 2. Les anneaux raidisseurs 2 présentent une conformation annulaire fermée, circulaire ou polygonale. Les blocs 3 de plusieurs étages présentent une conformation en secteurs cylindriques annulaires, et présentent une paroi radialement extérieure éclairée en continu, ainsi qu'une paroi radialement intérieure éclairée progressivement par les vides ou lumières, non occupés dans l'ossature. Cette disposition permet d'éclairer naturellement toutes les faces extérieures des blocs 3 : les parois radialement extérieures et radialement intérieures, ainsi que les parois extérieures adjacentes à un vide ou à une lumière de la structure. L'invention permet de concevoir des structures d'immeuble avec une variété importante de choix : ainsi, la conformation des anneaux raidisseurs 2 peut être polygonale, par exemple carrée, tandis que la conformation en secteurs cylindriques annulaires des blocs 3 de plusieurs étages peut être polygonale ou circulaire. Toutes autres variantes peuvent être envisagées en faisant varier les conformations et sections des piliers verticaux 1, des anneaux raidisseurs 2 et des blocs 3 de plusieurs étages, sans sortir du cadre de la présente invention. Sur les figures 2 et 2A, un deuxième mode de réalisation de structure d'immeuble selon l'invention comporte un socle important d'encastrement des piliers verticaux 1 dans le sol, comportant un anneau de base 4 et une masse 5 d'ancrage aménageable, par exemple en auditorium. Un hall supérieur 6 peut être prévu pour l'accueil des visiteurs de l'immeuble. De préférence, les piliers 1 sont reliés entre eux par un premier anneau raidisseur 2 et un bloc 3a comportant un faible nombre d'étages, ce bloc 3a à faible nombre d'étages et le premier anneau raidisseur 2 présentant tous les deux une conformation annulaire fermée. Ce bloc 3a est supporté à l'aide de tirants (non représentés) par l'anneau raidisseur 2, cet anneau raidisseur 2 supportant également le premier bloc 3b présentant un nombre nominal d'étages, par exemple quinze étages. Le deuxième anneau raidisseur 2 porte un bloc 3b à nombre nominal d'étages et supporte un autre bloc 3b inférieur à nombre nominal d'étages au moyen de tirants non représentés. Cette disposition est répétée en fonction de la hauteur choisie pour la tour : dans l'exemple représenté, les troisième et quatrième anneaux raidisseurs 2 portent également chacun un bloc 3b de quinze étages et supportent également chacun un bloc 3b de quinze étages à l'aide de tirants non représentés. Enfin le cinquième et dernier anneau raidisseur 2 supporte un bloc 3b nominal de quinze étages à l'aide de tirants non représentés, et est coiffé par un bloc de couronnement 3c, présentant une structure cylindrique annulaire fermée de manière à augmenter l'effet de raidissement et d'encastrement du dernier anneau raidisseur 2. Sur les vues en sections, les blocs 3a de base et 3c de couronnement présentent une structure annulaire fermée, tandis que les blocs 3b nominaux de quinze étages présentent des conformations en secteurs cylindriques annulaires, de manière à ménager des espaces E vides entre deux piliers 1, ces espaces assurant la pénétration de la lumière à l'intérieur de la structure, de manière à éclairer les parois radialement intérieures des blocs 3b. L'éclairage des blocs 3a et 3c est assuré par la lumière supérieure ou inférieure, ce qui limite le nombre d'étages de ces blocs d'encastrement 3a et 3c. Les espaces E sont régulièrement répartis en hauteur avec un décalage en rotation, par exemple un décalage doublement hélicoïdal. Cependant, tout autre type de décalage permettant un éclairage satisfaisant des parois radialement intérieures peut être envisagé sans sortir du cadre de la présente invention : ainsi on peut également envisager un décalage des espaces E en quinconce ou en alternance selon une répartition prédéterminée, assurant de préférence un équilibre de la structure achevée et une répartition régulière des forces et des pressions au sol de l'immeuble achevé. Sur la figure 3, un autre mode de réalisation de la structure selon l'invention est représenté en coupe. Cette structure comporte une masse 5 d'ancrage pouvant par exemple être aménagé en salle d'expositions ou de spectacles, un socle 4 et des piliers verticaux 1 encastrés dans la masse 5 d'ancrage et le socle 4. Une salle de réception ou un hall d'entrée 6 est prévu pour l'accès à la structure et aux moyens de circulation verticale contenus dans les piliers 1. Ce mode de réalisation ne comporte pas d'anneau d'encastrement inférieur analogue à l'anneau 3a de la figure 2, en raison du fait que les piliers sont encastrés plus profondément dans la masse 5 d'ancrage. Les anneaux intermédiaires 2 portent chacun un bloc supérieur 3b de plusieurs étages et supportent chacun un bloc inférieur 3b de plusieurs étages au moyen de tirants non représentés en détail. Une couronne 3d supérieure panoramique d'encastrement présente une conformation annulaire fermée pour relier l'ensemble des extrémités supérieures des piliers verticaux 1. Pour assurer le contreventement et la résistance à la flexion et au déportement latéral de l'ouvrage, on prévoit avantageusement un anneau 7 de traction et d'ancrage de haubans 8 ou d'éléments de traction analogues et constitués de préférence par des câbles ou poutres précontraintes s'étendant à l'intérieur de la structure pour relier des points diamétralement opposés. Cette disposition des haubans 8 conduit à un point de rencontre central 9, correspondant à un centre de symétrie et de rotation de l'ensemble haubané. Cette disposition satisfaisante en ce qui concerne la résistance au renversement n'assure pas de sécurité contre une torsion sur elle-même de la tour. D'autres variantes de haubanage peuvent être prévues sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, des haubans 10 peuvent être prévus en forme de V reliant des côtés opposés des parois intérieures de la structure, sans toutefois être diamétralement opposés. Ce haubanage à l'aide de structures en V ou en W permet avantageusement de résister en outre à la torsion de l'ouvrage autour de son axe géométrique. Sur la figure 4, un anneau raidisseur 2 est relié aux piliers 1 contenant des batteries d'ascenseur dans leur partie médiane et des cages d'escaliers montants ou descendants en parties radialement intérieure et radialement extérieure. L'anneau raidisseur 2 comporte deux couloirs larges 11 et 12 permettant une circulation et une évacuation périphériques de la totalité de l'anneau 2 et une circulation médiane 13 avec protection anti-feu renforcée et présentant une stabilité mécanique supérieure aux parties d'évacuation 11 et 12. Tous les anneaux raidisseurs 2 d'une même structure d'immeuble communiquent entre eux au moyen des ascenseurs et des escaliers contenus dans les piliers 1, et tous les piliers 1 communiquent entre eux grâce aux circulations horizontales 11 à 13 situées dans les anneaux 12 et grâce aux circulations partielles prévues dans les blocs de plusieurs étages. Le débit d'évacuation et les possibilités d'évacuation sont notablement supérieures à celles des immeubles de l'art antérieur, car les ascenseurs se trouvant protégés dans une partie anti-feu peuvent évacuer tous les étages supérieurs du côté diamétralement opposés à la zone sinistrée, tandis que les escaliers et les passages protégés 13 permettent d'assurer l'évacuation du côté de la zone sinistrée. La séparation des blocs 3 de plusieurs étages et les séparations ou vides entre les piliers 1 et les blocs 3 de plusieurs étages permettent d'assurer l'isolation de la partie sinistrée et facilitent la lutte contre l'incendie. Enfin, la stabilité de la structure n'est pas menacée par l'impact d'un objet important ou par un accident ou une explosion : en effet, cet accident ou cette explosion endommagera au plus deux ou trois piliers, dans leur partie médiane ou supérieure, en laissant subsister l'ossature de l'ouvrage, de manière à faciliter les réparations ultérieures et à minimiser le volume des décombres éventuels résultant du sinistre. Un plan d'évacuation peut être défini pour homogénéiser la circulation dans les ascenseurs et dans les escaliers et pour accélérer l'évacuation de l'immeuble en cas de sinistre. Sur la figure 5, un étage courant d'un autre mode de réalisation de structure d'immeuble selon l'invention est représenté. Ce mode de réalisation comporte deux blocs 3b de plusieurs étages présentant une conformation en secteurs annulaires partiels polygonaux. Ces blocs 3b constituant une partie d'une structure d'immeuble de hauteur moyenne sont reliés aux piliers verticaux 1 contenant les moyens de circulation verticale tels que des ascenseurs ou escaliers. Ces blocs 3b comportent sur leurs parois radialement extérieure et radialement intérieure des surfaces vitrées illuminant des bureaux paysagers. De manière avantageuse, ces blocs 3b sont supportés ou portés par des tirants ou suspentes P : par exemple, trois tirants ou suspentes radialement extérieurs, deux tirants ou suspentes radialement intérieurs et un tirant ou suspente médian. De préférence, les tirants ou suspentes P sont constitués en matériau présentant une bonne résistance mécanique et une bonne tenue au feu. Cette disposition permet d'évacuer des blocs 3b de bureaux en maintenant les occupants en sécurité, tout en en permettant l'évacuation et l'accès au moyen des circulations verticales contenues dans les piliers 1. Sur la figure 6, une vue partielle en perspective d'un autre mode de réalisation de structure d'immeuble selon l'invention comporte des piliers 1 reliant des blocs de plusieurs étages 3b avec deux interruptions permettant le passage de la lumière : une première interruption entre les piliers la et une deuxième interruption entre les piliers 1 b. Cette disposition permet l'éclairage naturel de la surface radialement intérieure de l'immeuble, les pièces correspondantes pouvant être utilisées en fonction de l'éclairage obtenu. Ce mode de réalisation comporte deux blocs 3b de plusieurs étages présentant une conformation en secteurs annulaires partiels. Ces blocs 3b constituant une partie d'une structure d'immeuble de hauteur moyenne sont reliés aux piliers verticaux 1 contenant les moyens de circulation verticale tels que des ascenseurs ou escaliers. Ces blocs 3b comportent sur leurs parois radialement extérieure et radialement intérieure des surfaces vitrées illuminant des bureaux dont les cloisons n'ont pas été représentées en détail. De manière avantageuse, ces blocs 3b comportent une poutre 21 centrale de raidissement et deux circulations verticales 22 et 23 : une circulation 22 radialement extérieure et une circulation 23 radialement intérieure. De préférence, les circulations 22 et 23 sont constituées en tubes porteurs présentant une bonne résistance mécanique et une bonne tenue au feu. Cette disposition permet d'évacuer des blocs 3b de bureaux en mettant les occupants à l'abri dans une des circulations 22 et 23, tout en en permettant l'accès au moyen des circulations verticales contenue dans les piliers 1. Ce mode de réalisation comporte également des anneaux raidisseurs 2 non représentés. Sur la figure 7, un anneau raidisseur 2 relie les piliers 1 d'une structure d'immeuble selon l'invention. Comme décrit en référence à la figure 4, l'anneau raidisseur 2 comporte des passages latéraux 11 et 12 et médian 13 assurant une bonne évacuation de l'immeuble en cas d'accident, d'attentat ou d'incendie. L'invention décrite en référence à plusieurs modes de réalisation particuliers n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention. Ainsi, par exemple, les piliers 1 peuvent être placés en périphérie des anneaux circulaires 2 ; des vides peuvent être ménagés à divers emplacements pour constituer un barrage anti-feu ; des plates-formes peuvent être prévues sur les toits des anneaux raidisseurs pour assurer une évacuation par hélicoptère ou par voie aérienne, sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Structure d'immeuble comportant une ossature formée d'éléments verticaux et d'éléments horizontaux, caractérisée par le fait qu'au moins un élément horizontal présente une conformation annulaire fermée (2) dite"anneau raidisseur"apte à supporter ou porter au moins un bloc (3) de plusieurs étages, et par le fait qu'au moins un élément vertical (1) comporte ou contient des moyens de circulation verticale entre étages. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'au moins un bloc (3) de plusieurs étages présente une conformation en secteur cylindrique annulaire. 3. Structure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la structure comporte des éléments verticaux (1) d'ossature en forme de piliers creux contenant au moins un ascenseur et au moins un escalier ou moyen analogue de circulation verticale. 4. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que chaque bloc (3) de plusieurs étages est limité latéralement de manière à ménager des vides ou lumières à travers l'ossature, de manière à éclairer les faces externes du bloc (3) tout en accroissant la sécurité de l'immeuble. 5. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'au moins une conformation annulaire (2) fermée d'anneau raidisseur est une conformation annulaire sensiblement polygonale. 6. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'au moins une conformation annulaire (2) fermée d'anneau raidisseur est une conformation annulaire sensiblement circulaire. 7. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'au moins une conformation (3) en secteur cylindrique annulaire présente une paroi radialement extérieure sensiblement en arc de cercle ou sensiblement polygonale et une paroi radialement intérieure sensiblement en arc de cercle ou sensiblement polygonale. 8. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les éléments verticaux (1) d'ossature s'étendent continûment et sensiblement sur toute la hauteur de l'immeuble, et dépassent radialement extérieurement d'au moins un anneau raidisseur (2) de la structure. 9. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que des anneaux raidisseurs (2) portent des blocs supérieurs (3) de plusieurs étages et supportent simultanément des blocs (3) inférieurs de plusieurs étages. 10. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'au moins un vide ou une lumière est aménagé entre un bloc (3) de plusieurs étages et un anneau raidisseur (2) voisin.