Brevet FR3070993A1 — publié le 20190315

La présente invention concerne un dispositif de liaison pour un arc de soutien d'une toile de couverture d'un bâtiment. Dans le domaine de la construction, il est connu de réaliser la couverture d'une structure avec une toile souple qui est mise en tension sur la structure. Cette technologie présente de nombreux avantages. Elle permet notamment une mise en place rapide, présente des couts de réalisation inférieurs à ceux des techniques traditionnelles et permet le passage de la lumière grâce à la translucidité de la toile. En pratique, la couverture du bâtiment - qui peut être de manière non exhaustive un bâtiment de sport et loisir, un bâtiment scolaire ou tertiaire... - est formée par une toile de couverture à double courbure inversée tendue sur des arcs métallique liés à la charpente du bâtiment. Par toile de couverture, on entend un tissu polyester enduit de PVC ayant une épaisseur généralement de l'ordre de 1 mm. Après sa mise en tension initiale, la toile de couverture subit un fluage naturel dont les effets sont traités par un dispositif de liaison entre la structure du bâtiment et les arcs tel que celui montré par le document FR2993906. En dotant le dispositif de liaison d'une réserve de précontrainte, on pallie ainsi la détente initiale de la toile. Au cours de sa vie, la toile de couverture est soumise aux aléas climatiques et est sollicitée par des contraintes thermiques liées aux variations de température et par des contraintes mécaniques liées à l'action du vent, de la pluie et de la neige. Ainsi, en cas de chute de neige, la charge qui s'exerce sur la toile peut être de 400 à 500 kg/m2 et, dans des conditions extrêmes, peut atteindre 1000 kg/m2. Sous l'effet de telles sollicitations, la réserve élastique que l'on trouve dans le mécanisme décrit dans le document FR2993906, peut se comprimer ; la charge due, par exemple, à la neige créée une compression qui peut causer un abaissement des arcs et, par conséquent, une détente de la toile de couverture qui n'est pas souhaitable. En effet, il peut alors se former des poches dans lesquelles l'eau de fonte va s'accumuler. Dans ce contexte technique, un but de l'invention est de fournir un dispositif de liaison entre une structure de bâtiment et des arcs qui pallie ces inconvénients. L'invention concerne un dispositif de liaison entre une structure de bâtiment et un arc assurant la mise en tension d'une toile de couverture souple 2 fixement retenue à sa périphérie sur la structure du bâtiment, le dispositif de liaison comprenant : - des moyens de réserve élastique de précontrainte interposés entre la structure et l'arc permettant de compenser un fluage de la toile de couverture, et 5 - des moyens de déplacement unidirectionnel de l'arc par rapport à la structure autorisant le déplacement de l'arc dans une direction éloignant l'arc de la structure vers la toile de couverture lors de la détente des moyens de réserve de précontrainte et interdisant le déplacement inverse de l'arc dans une direction rapprochant l'arc de la structure sous l'effet d'une charge appliquée à la toile de 10 couverture. L'invention propose donc un dispositif de liaison entre un arc et une structure de bâtiment qui présente une fonction de déplacement unidirectionnel de l'arc par rapport à la structure. Il est précisé que, dans le présent document, le déplacement de l'arc est donné dans un référentiel lié à la structure du bâtiment. En 15 d'autres termes, l'arc est mobile par rapport au bâtiment dans une unique direction dans laquelle l'arc est poussé vers la toile de couverture lors de la détente des moyens de réserve de précontrainte. Dans le cas d'un bâtiment dont la couverture est horizontale, ce déplacement se fait vers le haut du bâtiment. En revanche l'invention interdit le déplacement dans la direction inverse c'est-à-dire la direction visant à 20 rapprocher l'arc de structure lorsque l'arc est sollicité par une charge qui s'applique sur la toile de couverture. Ainsi ce dispositif permet de maintenir la tension de la toile de couverture dans une plage prédéfinie en autorisant le déplacement de l'arc dans une direction l'éloignant de la structure lors du fluage de la toile de couverture mais ce dispositif interdit le déplacement de l'arc dans une direction le rapprochant de la 25 structure du bâtiment lorsque la toile de couverture est soumise à une charge créée, par exemple, par une couche de neige. Selon une forme de réalisation avantageuse, le dispositif de liaison comprend - une tige filetée assurant la liaison entre la structure du bâtiment et l'arc 30 - deux mâchoires montées en pivot par rapport à l'arc, chaque mâchoire présentant une zone filetée conçue pour coopérer avec la tige filetée et maintenues en contact l'une vers l'autre par un ressort. Cette disposition permet de créer un mécanisme à effet unidirectionnel (i) qui autorise un déplacement vers le haut de l'arc dans lequel il se crée un moment 35 au niveau de chaque mâchoire qui tend à faire pivoter la mâchoire dans une direction qui l'écarte de la tige filetée et autorise le déplacement de l'arc et (ii) qui interdit un 3 déplacement de l'arc vers le bas en créant un moment au niveau de chaque mâchoire qui tend à rapprocher chaque mâchoire de la tige filetée lorsqu'une charge s'applique à l'arc dans une direction descendante. De façon préférentielle, le dispositif de liaison comprend un noyau 5 supportant les deux mâchoires, le noyau étant monté libre en rotation par rapport à l'arc, ce qui facilite la mise en place de l'arc en lui permettant de pivoter par rapport à un premier point de fixation. Selon d'autres dispositions de l'invention : - à chacune de ses extrémités, l'arc comprend deux joues parallèles et en 10 ce que le noyau comprend deux flasques montés libres en rotation respectivement dans chacune des joues. - le noyau comprend deux axes sur chacun desquels une mâchoire est montée en pivot. - le noyau comprend deux entretoises. 15 - le dispositif de liaison comprend un écrou et une rondelle engagée à l'extrémité libre de la tige filetée et un élément élastique du groupe comprenant un ressort et un empilement de rondelles Belleville interposé entre la rondelle et l'arc. - chacune des joues comprend une découpe permettant de caler l'élément élastique. 20 - le dispositif comprend une console conçue pour être fixée sur la structure du bâtiment, la console présentant une platine et un gousset doté d'un oeil sur lequel est suspendue la tige filetés. L'invention concerne également un bâtiment comprenant une structure de bâtiment et un arc assurant la mise en tension d'une toile de couverture souple 25 fixement retenue à sa périphérie sur la structure du bâtiment comprenant un dispositif de liaison de ses arcs sur la structure tel que précédemment décrit. Pour sa bonne compréhension, l'invention est décrite en référence aux dessins annexés représentant à titre d'exemple non limitative une forme de réalisation de l'invention : 30 Figure 1 est une vue d'un bâtiment couvert présentant une structure et un réseau d'arcs sur lequel est tendue une toile de couverture ; Figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif de liaison entre une structure de bâtiment et un arc ; Figure 3 est une vue illustrant un mécanisme à effet unidirectionnel mis 35 en oeuvre dans le dispositif selon l'invention ; Figures 4 à 8 montrent la mise en oeuvre du dispositif de liaison. 4 La figure 1 montre en perspective une vue partielle d'un bâtiment 100 doté d'une membrane de couverture 110 souple. Ce bâtiment 100 possède une structure qui peut être, par exemple, réalisée en bois. 5 Comme on peut le voir sur la Figure 1, la structure du bâtiment peut présenter un réseau de poteaux 120 qui soutiennent des poutres 130. Des pannes 140 peuvent être disposées entre les poutres 130. La toile de couverture 110 est supportée et est tendue sur un réseau d'arcs 150 disposés transversalement entre les poutres 130. Les arcs 150 soutiennent 10 la toile de couverture 110. Il est précisé que la toile de couverture 110 est maintenue fixement sur deux poutres 130. Les arcs 150 sont reliés aux poutres 130 par un dispositif de liaison 1 qui est représenté plus précisément aux figures 2 à 8. 15 On peut voir sur la figure 2, une poutre 130 représentée partiellement. Sur la face supérieure de la poutre 130, est positionné un profilé 160 dans lequel la toile de couverture 110 est fixée. En pratique, la toile de couverture 110 est pourvue d'un jonc qui est engagé dans une cavité linéaire 170 du profilé 160 assurant ainsi la retenue en rive de la toile de couverture 110. 20 La toile de couverture 110 qui est retenue en rive sur les profilés 160 et transversalement sur les arcs 150 prend une configuration en double courbure. A chacune de ses extrémités, l'arc 150 est relié à la structure du bâtiment par un dispositif de liaison 1 qui permet de mettre en tension la toile de couverture 110 lors de construction du bâtiment et permet, comme on va le voir, de 25 maintenir la tension dans la toile de couverture 110 au cours de la vie du bâtiment. Le dispositif de liaison 1 présente une console 2 qui est fixée à la structure du bâtiment. La console 2 comprend une platine 3 et, perpendiculaire à la platine 3, un gousset 5 en forme de potence sensiblement en forme d'équerre dont la partie 30 supérieure est dotée d'un oeil 6. La console 2 peut être fixée sur la poutre 130 par des boulons 8. Une tige filetée 10 vient se fixer sur le gousset 5 ; pour cela, l'extrémité supérieure de la tige filetée 10 est pourvue d'une chape 12 qui permet de suspendre la tige filetée 10 à la potence 5 par un axe approprié. 35 L'arc 150 comprend deux joues 180 à chacune de ses extrémités. 5 La liaison entre la tige filetée 10 et l'arc 150 se fait par l'intermédiaire d'un noyau 15 anti-retour. Le noyau 15 comprend deux flasques 16 circulaires qui sont chacune engagée dans une des joues 180 et qui sont, dans l'exemple illustré, mobiles en 5 rotation par rapport aux joues 180. Entre les deux flasques 16, le noyau 15 anti-retour comprend deux mâchoires 17 articulées sur les flasques 16. De façon concrète, les flasques 16 sont reliées par deux vis 20 qui font également office d'axe de rotation pour les mâchoires 17 et par deux entretoises 21 séparant les deux flasques 16 d'une distance 10 qui permet le passage de la tige filetée 10. Les deux mâchoires 17 sont symétriques et présentent chacune un axe de rotation formé par une vis 20 et une zone d'engagement dans la tige filetée 10. En pratique, la zone d'engagement est formée par une zone filetée 22 complémentaire de celui de la tige filetée 10. 15 Les deux mâchoires 17 sont maintenues l'une vers l'autre par un ressort 24 - qui apparait sur le figure 3 - dont chaque extrémité est fixée à une mâchoire 17. Le point de fixation du ressort 24 sur chaque mâchoire 17 est placé à l'extrémité de la mâchoire 17 opposée à celle où est situé l'axe de rotation de la mâchoire 17. 20 Il est également prévu un ressort 23 qui est engagé sur la tige filetée 10 et qui est interposé entre une rondelle 25 retenue par un écrou 26 et les joues 180 de l'arc 150. La fonction du ressort 23 apparaitra plus loin. La mise en oeuvre de l'invention se déroule de la manière suivante, en référence aux figures 4 à 8. 25 Une toile de couverture 110 qui n'est pas représentée sur les figures 4 à 8 est préalablement fixée sur les profilés 160. La toile de couverture 110 est alors dans une configuration dans laquelle elle faseye entre les profilés 160. La console 2 équipée d'une tige filetée 10 est donc fixée sur une poutre 130 ou sur un mur. 30 A l'aide d'une nacelle, un arc 150 est approché depuis le sol vers la console 2. La connexion de l'arc 150 à la console 2 est réalisée en engageant le noyau 15 anti-retour sur la tige filetée 10. Comme on peut le voir sur la vue gauche de la figure 3, la tige filetée 10 est engagée dans les mâchoires 17 qui s'écartent l'une de l'autre selon une rotation par rapport à leurs axes 20 respectifs. 35 Dans cette position qui est illustrée à la figure 4, l'arc 150 est suspendu à la console 2. 6 L'autre extrémité de l'arc 150 est relevée, généralement à l'aide d'une nacelle, et est fixé à une console 2 située sur une poutre 130 adjacente. Cette opération de rotation de l'arc 150 est rendue possible par la liaison pivotante par rapport aux joues 180, du noyau 15 dans lequel la tige filetée 10 est engagée. 5 En fin de course, l'arc 150 vient se fixer sur la console 2 placée sur la poutre 130 adjacente selon la même procédure que celle décrite précédemment. La tige filetée 10 suspendue à la console 2 est engagée dans le noyau 15 anti-retour. Dans cette configuration, la toile de couverture 110 est soutenue par l'arc 150 qui est lui-même fixé à chacune de ses extrémités à une console 2. 10 Comme le montre la figure 5, un opérateur vient ensuite engager un élément élastique qui peut être un ressort 23 sur la partie libre de la tige filetée 10. Dans une autre forme de réalisation, il peut être envisagé que l'élément élastique soit constitué par des rondelles Belleville. Le ressort 23 est maintenu sur la rondelle 25 et l'écrou 26 visé sur la tige filetée 10. 15 Le ressort 23 est donc interposé entre la rondelle 25 et l'arc 150. Plus précisément, le ressort 23 est interposé entre la rondelle 25 et les deux joues 180 de l'arc 150. Pour caler le ressort 23, il est prévu de doter l'extrémité de chacune de joues 180 d'une découpe 28. L'écrou 26 est vissé sur la tige fileté 10 ce qui a pour effet de pousser le 20 l'arc 150 dans l'axe de la tige filetée 10; cela a pour effet de mettre la toile de couverture 110 dans un état de forte tension qui correspond à la tension nominale préconisée pour le bâtiment en question. Le vissage peut se faire par un outil mesurant de couple de serrage de type clé dynamométrique. Le dispositif de liaison 1 est alors dans une configuration représentée à la figure 7. On voit sur la figure 7, le 25 ressort 23 dans une tension maximale puisque ses spires sont jointives de manière à créer une réserve de tension qui va être mise à profit pour compenser le fluage de la toile de couverture 110. En effet, au cours du temps, la toile de couverture 110 subit un fluage lié intrinsèquement à la constitution des fibres en chaine et trame de la toile ; par 30 conséquent, la toile de couverture 110 exerce une contre tension vis-à-vis des arcs 150 qui a tendance à diminuer. Ce fluage de la toile de couverture 110 s'avère néfaste car une toile de couverture 110 détendue peut battre sous l'effet du vent ou peut favoriser la création de poches d'eau. Le fluage de la toile de couverture 110 est compensé par l'action du 35 ressort 23 qui exerce une action de poussée sur les joues 180 de l'arc 150 et permet de déplacer l'arc 150 vers le haut dans l'axe de la tige filetée 10 c'est-à-dire contre la 7 toile de couverture 110 ; en d'autres termes, l'arc 150 est poussé par le ressort 23 vers le haut et maintient ainsi la tension dans la toile de couverture 110 dans la plage de valeurs préconisée pour un bâtiment permanent à couverte souple. Cela est rendu possible par le noyau 15 dont les mâchoires 17 s'écartent 5 et autorise le déplacement de l'arc 150 vers le haut du bâtiment pour maintenir la tension dans la toile de couverture 110. La figure 8 montre le dispositif de liaison 1 dans sa configuration dans laquelle le fluage de la toile de couverture 110 est compensé par la poussée du ressort 23 contre la rondelle 25 qui est fixe ; ce faisant, l'arc 150 est poussé selon l'axe 10 de la tige filetée 10 vers le haut du bâtiment ce qui a pour effet de maintenir la tension dans la toile de couverture 110 dans sa plage de valeur préconisée. Il est important de noter que le déplacement vers le haut de l'arc 150 sous l'action du ressort 23 est possible car les mâchoires 17 s'écartent et autorisent un déplacement du noyau 15 et de l'arc 150 dans une unique direction en l'espèce la 15 direction emmenant l'arc 150 contre la toile de couverture 110. Le déplacement inverse du noyau 15 et donc de l'arc 150 par rapport à la tige fileté 10 est, en revanche, impossible car ce déplacement n'est pas autorisé par les mâchoires 17. Ce point est tout particulièrement important car les arcs 150 peuvent 20 être soumis à des charges descendantes importantes. En effet, lorsqu'une charge est appliquée à la toile de couverture 110, par exemple, lors d'une chute de neige, la toile de couverture 110 reporte cette charge sur les arcs 150 ce qui, dans un mécanisme de l'art antérieur, entraine un abaissement des arcs 150 par rapport à la structure du bâtiment et, corollairement, une perte de 25 tension de la toile de couverture 110. Cette perte de tension de la toile de couverture 110 peut présenter des effets tout à fait délétères, en particulier, en cas de chute de neige puisque des poches d'eau peuvent se former dans les parties détendues de la toile de couverture 110. Avec le dispositif de liaison objet de l'invention, les mâchoires 17 30 remplissent deux fonctions : en premier lieu, les mâchoires 17 assurent la liaison entre la tige filetée 10 et l'arc 150 et, en second lieu, les mâchoires 17 assurent un déplacement unidirectionnel de l'arc 150 par rapport à la tige filetée 10. En effet, les mâchoires 17 bloquent la descente des arcs 150 et assurent le maintien de la bonne tension de la toile de couverture 110 même lorsque la toile de 35 couverture 110 et, corollairement, les arcs 150 sont sollicités par une charge de type neige ; ceci est particulièrement avantageux puisque cela permet d'éviter que lors de 8 la fonte de la neige il ne se forme des poches d'eau dans les éventuelles zones détendues de la toile de couverture 110. La figure 3 montre le fonctionnement unidirectionnel du noyau antiretour 15 par rapport à la tige filetée 10. La poussée exercée par les zones filetées 22 5 des mâchoires 17 sur la tige filetée 10 s'exerce selon des directions différentes selon que le noyau 15 anti-retour et donc les mâchoires 17 se déplace vers le bas ou vers le haut par rapport la tige filetée 10. La vue de gauche de la figure 3 montre un déplacement des mâchoires 17 vers le haut de la tige filetée 10 typiquement lors de l'engagement des arcs sur la tige filetée 10 ou lors du fluage de la toile de 10 couverture 110; il se crée un moment au niveau de chaque mâchoire 17 par rapport à l'axe 20 qui tend à vers pivoter la mâchoire 17 dans une direction qui l'écarte de la tige filetée 10. En revanche, comme cela est montré à la vue de droite de la figure 3, une force s'appliquant sur les mâchoires 17 en vue de leur déplacement vers le bas crée un moment au niveau de chaque mâchoire 17 qui tend à rapprocher la 15 mâchoire 17 de la tige filetée 10 et à bloquer le noyau anti-retour 15. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple REVENDICATIONS1. Dispositif de liaison (1) entre une structure de bâtiment (130) et un 5 arc (150) assurant la mise en tension d'une toile de couverture (110) souple fixement retenue à sa périphérie sur la structure du bâtiment, le dispositif de liaison comprenant : - des moyens de réserve élastique de précontrainte interposés entre la structure et l'arc (150) permettant de compenser un fluage de la toile 10 de couverture (110), et - des moyens de déplacement unidirectionnel de l'arc (150) par rapport à la structure autorisant le déplacement de l'arc (150) dans une direction éloignant l'arc (150) de la structure vers la toile de couverture (110) lors de la détente des moyens de réserve de 15 précontrainte et interdisant le déplacement inverse de l'arc (150) dans une direction rapprochant l'arc (150) de la structure sous l'effet d'une charge appliquée à la toile de couverture (110). 2. Dispositif de liaison (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de liaison (1) comprend 20 - une tige filetée (10) assurant la liaison entre la structure du bâtiment et l'arc (150) ; - deux mâchoires (17) montées en pivot par rapport à l'arc (150), chaque mâchoire (17) présentant une zone filetée (22) conçue pour coopérer avec la tige filetée (10) et maintenues en contact l'une vers 25 l'autre par un ressort (24). 3. Dispositif de liaison selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de liaison (1) comprend un noyau (15) supportant les deux mâchoires (17), le noyau (15) étant monté libre en rotation par rapport à l'arc (150). 4. Dispositif de liaison selon la revendication 3, caractérisé en ce que, à 30 chacune de ses extrémités, l'arc (150) comprend deux joues (180) parallèles et en ce que le noyau (15) comprend deux flasques montés libres en rotation respectivement dans chacune des joues (180). 5. Dispositif de liaison selon la revendication 4, caractérisé en ce que le noyau (15) comprend deux axes (20) sur chacun desquels une mâchoire (17) est 35 montée en pivot. 10 6. Dispositif de liaison selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que le noyau (15) comprend deux entretoises (21). 7. Dispositif de liaison selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de liaison (1) comprend un écrou (26) et une rondelle (25) engagée à l'extrémité libre de la tige filetée (10) et un élément élastique du groupe comprenant un ressort (23) et un empilement de rondelles Belleville interposé entre la rondelle (25) et l'arc (180) 8. Dispositif de liaison selon la revendication 7 lorsqu'elle est dépendante de la revendication 4, caractérisé en ce que chacune des joues (180) comprend une 10 découpe (28) permettant de caler l'élément élastique. 9. Dispositif de liaison selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif comprend une console (2) conçue pour être fixée sur la structure du bâtiment, la console (2) présentant une platine (3) et un gousset (5) doté d'un oeil (6) sur lequel est suspendue la tige filetés (10). 15 10. Bâtiment comprenant une structure de bâtiment (130) et un arc (150) assurant la mise en tension d'une toile de couverture (110) souple fixement retenue à sa périphérie sur la structure du bâtiment caractérisé en ce que en ce qu'il comprend un dispositif de liaison de ses arcs (150) sur la structure selon l'une des revendications 1 à 9. 20