FR2736671A1 - Systeme d'amortissement de vibrations, dispositif anti sismique pour constructions individuelles - Google Patents

Abstract

Dispositif pour la réalisation de constructions anti-sismiques. L'invention concerne un dispositif de réalisation permettant la dissociation de la construction proprement dite et les fondations dans le sol. Ce dispositif procure un amortissement non négligeable lors de l'oscillation sismique. Il est constitué d'une plateforme structurelle A supportant la construction B, et de systèmes de suspension C en nombre et répartition suffisants pour supporter le poids de l'ensemble et de poteaux D assujettis sur des socles E. Les suspensions C sont libres à l'intérieur d'un espace conique. Le niveau final du sol F est indifférent. Le dispositif est particulièrement adapté à la réalisation de maisons individuelles dans les zones sismiques.

Description

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 < = / 2H 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

Claims (2)

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 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