EP2690230A2 - Dispositif de mise en tension d'une membrane de recouvrement - Google Patents
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- EP2690230A2 EP2690230A2 EP13178029.8A EP13178029A EP2690230A2 EP 2690230 A2 EP2690230 A2 EP 2690230A2 EP 13178029 A EP13178029 A EP 13178029A EP 2690230 A2 EP2690230 A2 EP 2690230A2
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Definitions
- the present invention relates to a device for tensioning flexible roofing membrane building.
- This technology has many advantages. It allows a rapid implementation and has much lower realization costs than traditional techniques.
- One of the technological principles of a membrane-roofed building is to make a frame with arches that will tension the flexible membrane as described for example in the document FR-A-2,835,273 .
- the conversion membrane is placed on a structure and is put in tension in a range of initial tension determined in particular according to the mechanical characteristics of the membrane.
- the roofing membrane may tend to experience voltage losses over time due to wind, snow weight and other weather conditions; these phenomena cause creep, relaxation, dimensional variation etc. in the membrane itself.
- the relaxation of the cover membrane that occurs during the first months of life of the cover and the loss of the initial tension that ensues is irreversible and requires human intervention for a tensioning of the membrane.
- the invention aims to provide a device for maintaining in a flexible cover membrane in the voltage range that has been initially conferred.
- the invention incorporates a prestressing reserve which is used to compensate for the expansion of the roofing membrane.
- the device according to the invention thus makes it possible to maintain the tension of the fabric in the range which has been initially conferred on it.
- the connecting device comprises a fixed subassembly intended to be fixed to the structure of the building, a subset movable relative to the fixed subassembly, intended to be connected to the frame member, allowing placing the movable subassembly relative to the fixed subassembly in a position in which the structural member realizes an initial tensioning of the roofing membrane and an elastic element interposed between the fixed sub-element and the adjustable sub-element forming a preload reserve compensating creep of the roofing membrane.
- the frame member comprises an arc each end of which is connected to a shoe, each shoe being connected to a fastener body connected to the building structure.
- the threaded rod is interposed between the shoe and the fastener body to translate the shoe relative to the fastener body and in that the elastic element is interposed between the shoe and the fastener body.
- the elastic element comprises a stack of Belleville spring washers which are engaged on the threaded rod.
- the frame member comprises a flexible bow each end of which is engaged in a sleeve, each sleeve being connected to a fastening body connected to the building structure.
- the threaded rod is interposed between the sleeve and the fastener body to translate the sleeve relative to the fastener body and in that the elastic member is interposed between the sleeve and the fastener body.
- the sleeve may comprise, at least, a bearing and the fastener body may comprise at least one yoke, the device further comprising an axis provided with a bore engaged in the bearing and a rod connected to the yoke, the rod being engaged in the bore, Belleville spring washers being engaged on the rod between the shaft and a nut.
- the device is interposed between the beam and the frame member.
- the frame element comprises a cap forming a point support on the cover membrane.
- the frame member comprises an arc forming a curvilinear support providing the cover membrane a double curvature.
- the figure 1 shows in perspective a building 100 with a flexible cover membrane 110.
- This building 100 has a structure that can be, for example, made of wood.
- the structure of this building may comprise vertical uprights 120 and which support horizontal beams 130.
- the roofing membrane 110 is fixed longitudinally and transversely to the beams 130.
- profiles 150 which can be seen on a larger scale at the figure 3 .
- the tensioning of the roofing membrane 110 is carried out by arches 140.
- the building may further comprise joists 160 which extend between two beams 130.
- the figures 2 and 3 illustrate a first embodiment of a device 1 of tensioning according to the invention which schematically comprises a fixed subassembly linked to a beam 130 and a subset moving relative to the fixed subset.
- the device 1 for tensioning comprises a receiving body 2 of a foot 3 arc cooperating with pushing means.
- the receiving body 2 is fixed to the beam 130, for example by rods 4.
- the receiving body 2 has two cheeks 6 in each of which is made a light 7. There is also the presence of a notch 8 in each of the cheeks 6. The notches 8 are used to receive a U-shaped support plate 9 whose function will appear later.
- the foot of the arch 3 has a shoe 5 whose dimensions are adapted for engagement with the fastening body 2.
- the shoe 5 has an inner wall 12 for example welded.
- the connection between the shoe 5 and the fixing body 2 is via an axis 13 which passes through the two holes made in the shoe 5 and through the slots 7 of the fastening body 2.
- a nut and a washer allow the maintenance of axis 13.
- the support plate 9 comprises a bore, devoid of screw thread, in which is engaged a rod 14 threaded at its end.
- the rod 14 bears against the shoe 5.
- a nut 15 and an elastic element composed of a stack of Belleville washers 16 are engaged on the rod 14 in a configuration where the stack of washers 16 is interposed between the support plate 9 and the nut 15 so as to be compressed.
- the thrust means constituted by the rod 14, the stack of Belleville washers 16 and the nut 15 are thus interposed between the support plate 9 of the receiving body 2 and the foot of the bow 3 so that they can exert a thrust on the foot 3 of the bow.
- the Belleville washers 15 have a reserve of tension which is put to profit during the inevitable relaxation of the membrane of cover. It can be recalled that the roofing membrane 110 is typically arranged on arches up to 6 m long.
- the arc which will ensure the tensioning of the covering membrane 110 is an arc 140 '- preferably flexible - which is engaged at each of its ends in a sheath 22.
- a fastening body 2 '- for example mechanically welded - is placed against a beam 130 against the beam.
- the fastening body has two flanges 6'.
- the fixing body is furthermore provided with a clevis 21.
- the foot of the arc therefore consists of a sleeve 22 which is provided with a fork 23.
- the fork 23 itself comprises two coaxial bearings 24.
- connection between the foot of the arch 140 and the beam 130 is made thanks to (i) an axis 26 which is provided with an opening hole 27 and (ii) thanks to a rod 14 'which is provided with an eyelet 29 at one of its ends and has a thread 30 at its second end.
- connection is made by engaging the axis 26 in the bearings 24 and positioning the bore 27 between the two bearings 24.
- the rod 14 ' is connected to the yoke 21; for this a bolt 32 is engaged in the clevis 21 and eyelet 29.
- the threaded end 30 of the rod 14 ' is inserted into the bore 27 of the axis 26.
- the axis 26 is guided laterally by the cheeks 6'.
- Belleville washers 16 ' are engaged on the end 30 of the rod 14' and are retained by a nut 34 preferably self-braking.
- the Belleville washers thus form an elastic stress reserve that makes it possible to compensate for creep of the roofing membrane.
- the arc supporting the cover membrane 110 comprises at least two feet arc 3 each having a tensioning device 1 according to the invention so as to apply a balanced tension in the cover membrane and so that the stress reserve that is present in each connecting device is released in a balanced way.
- the device 1 according to the invention allows the re-tensioning of a membrane after creep in a simple, reliable, inexpensive, which does not require maintenance.
- the figure 7 schematically shows the behavior of a roofing membrane equipped with a connecting device such as that shown in figures 2 and 3 while the figure 8 shows the behavior of a roofing membrane equipped with a connecting device such as that shown in Figures 4 to 6 .
- FIGS. 9 and 10 show a variant of the invention in which the building structure has a beam 180 and a frame member 170 or 170 'ensuring the shaping of a flexible roofing membrane 140 retained at its periphery on said building structure; the connecting device which is interposed between the beam and the frame member.
- the structural element in the embodiment variant of the figure 9 is an arc forming a curvilinear support conferring on the cover membrane a double curvature.
- the frame member 170 provides punctual support.
- an elastic member is interposed between the building structure and the structural member to form a constraint reserve which is gradually released and compensates for the creep of the membrane during its first months of laying.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne un dispositif de mise en tension de membrane de couverture souple de batiment.
- Dans le domaine de la construction, il est connu de realiser la couverture d'une struture avec une membrane souple qui est mise en tension.
- Cette technologie présente de nombreux avantages. Elle permet notamment une mise en place rapide et présente des couts de réalisation très inférieurs à ceux des techniques traditionnelles.
- Un des principes technologiques d'un batiment à couverture à membrane consiste à réaliser une charpente avec des arcs qui vont mettre en tension la membrane souple comme le décrit par exemple le document
FR-A-2 835 273 - Il subsiste cependant un point sur lequel la technologie de la couverture par membrane souple demeure insatisfaisante.
- En effet, la membrane de converture est posée sur une structure et est mise en tension dans une plage de tension initiale déterminée notamment en fonction des caractéristiques mécaniques de la membrane. Or, on constate que la membrane de couverture peut avoir tendance à connaitre des pertes de tension au cours du temps sous l'action du vent, du poids de la neige et autres intempéries ; ces phénomènes causent fluage, relaxation, variation dimensionnelles etc dans la membrane même. La détente de la membrane de couverture qui se produit au cours des premiers mois de vie de la couverture et la perte de la tension initiale qui s'ensuit est irréversible et nécessite une intervention humaine pour une remise en tension de la membrane.
- Or, cette intervention sur site peut s'avérer complexe à réaliser en particulier sur des batiments de grande hauteur puisqu'il faut prévoir des équipements de type nacelle pour amener un opérateur au niveau des arcs de support.
- Dans ce contexte technique, l'invention vise à fournir un dispositif permettant de maintenir dans une membrane souple de couverture dans la plage de tension qui lui a été initialement conférée.
- La présente invention concerne un dispositif de liaison entre une structure de bâtiment et un élément de charpente assurant la mise en forme d'une membrane de couverture souple retenue à sa périphérie sur ladite structure de bâtiment. De plus, le dispositif de liaison comprend :
- des moyens de déplacement exerçant une translation de l'élément de charpente contre la membrane de couverture pour réaliser une mise en tension dans une plage de tension initiale de la membrane de couverture (140) et pour réaliser la mise en forme de celle-ci, et
- des moyens de réserve de précontrainte élastique permettant de compenser un fluage de la membrane de couverture par un déplacement du dispositif de liaison maintenant la membrane de couverture, dans la plage de tension initiale.
- Ainsi, l'invention incorpore une réserve de précontrainte qui est mise à profit pour compenser la détente de la membrane de couverture. Le dispositif selon l'invention permet ainsi de conserver la tension de la toile dans la plage qui lui a été initialement conférée.
- Selon un aspect de l'invention, le dispositif de liaison comprend un sous ensemble fixe destiné à être fixé à la structure du bâtiment, un sous ensemble mobile par rapport au sous ensemble fixe, destiné à être relié à l'élément de charpente, permettant de placer le sous ensemble mobile par rapport au sous ensemble fixe dans une position dans laquelle l'élément de charpente réalise une mise en tension initiale de la membrane de couverture et un élément élastique interposé entre le sous élément fixe et le sous élément ajustable formant une réserve de précontrainte compensant le fluage de la membrane de couverture.
- Dans une forme de réalisation, l'élément de charpente comprend un arc dont chaque extrémité est reliée à un sabot, chacun des sabots étant connecté à un corps de fixation relié à la structure de bâtiment.
- Selon une disposition de l'invention, la tige filetée est interposée entre le sabot et le corps de fixation pour translater le sabot par rapport au corps de fixation et en ce que l'élément élastique est interposée entre le sabot et le corps de fixation.
- En pratique, l'élément élastique comprend un empilement de rondelles élastiques Belleville qui sont engagées sur la tige filetée.
- Dans une autre forme de réalisation, l'élément de charpente comprend un arc souple dont chaque extrémité est engagée dans un fourreau, chaque fourreau étant connecté à un corps de fixation relié à la structure de bâtiment.
- Il peut être prévu que la tige filetée soit interposée entre le fourreau et le corps de fixation pour translater le fourreau par rapport au corps de fixation et en ce que l'élément élastique est interposée entre le fourreau et le corps de fixation.
- En pratique, le fourreau peut comprendre, au moins, un palier et le corps de fixation peut comprendre au moins une chape, le dispositif comprenant de plus un axe pourvu d'un perçage engagé dans le palier et une tige reliée à la chape, la tige étant engagée dans le perçage, des rondelles élastiques Belleville étant engagées sur la tige entre l'axe et un écrou.
- Selon un autre aspect de l'invention concernant une structure de bâtiment présentant une poutre et un élément de charpente assurant la mise en forme d'une membrane de couverture souple retenue à sa périphérie sur ladite structure de bâtiment, le dispositif est interposée entre la poutre et l'élément de charpente.
- Selon une possibilité, l'élément de charpente comprend une calotte formant un appui ponctuel sur la membrane de couverture.
- Selon une autre possibilité, l'élément de charpente comprend un arc formant un appui curviligne conférant à la membrane de couverture une double courbure.
- D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante de plusieurs modes de réalisation de celle-ci, donnés à titre d'exemple non limitatifs et faits en référence aux dessins annexés.
- La
figure 1 est une vue générale d'un batiment équipé d'une couverture en membrane souple ; - La
figure 2 est une vue en perspective illustrant le dispositif par le dessous selon un mode de réalisation de l'invention. - La
figure 3 est une vue en coupe du dispositif montré à lafigure 2 . - Les
figures 4 et5 représentent en perspective un autre mode de réalisation de l'invention - La
figure 6 est une vue éclatée du dispositif montré auxfigures 4 et5 . - Les
figures 7 et 8 montrent schématiquement le dispositif respectivement desfigures 3, 4 et desfigures 4 ,5 ,6 . - Les
figures 9 et 10 montrent schématiquement deux autres implantations possibles du dispositif selon l'invention. - Dans la suite de la description, par souci de simplification, des éléments identiques, similaires ou équivalents aux différents modes de réalisation portent les mêmes références numériques.
- La
figure 1 montre en perspective 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. Comme cela apparait sur la
figure 1 , la structure de ce bâtiment peut comprendre des montants 120 verticaux et qui supportent des poutres 130 horizontales. Dans l'exemple de construction montré à lafigure 1 , la membrane de couverture 110 est fixée longitudinalement et transversalement sur les poutres 130. Pour cela il est prévu des profilés 150 que l'on peut voir à une plus grande échelle à lafigure 3 . La mise en tension de la membrane de couverture 110 est réalisée par des arcs 140. Le bâtiment peut de plus comprendre des solives 160 qui s'étendent entre deux poutres 130. - Les
figures 2 et3 illustrent une première forme de réalisation d'un dispositif 1 de mise en tension selon l'invention qui comprend schématiquement un sous ensemble fixe lié à une poutre 130 et un sous ensemble mobile par rapport au sous ensemble fixe. - Ainsi, le dispositif 1 de mise en tension comprend un corps de réception 2 d'un pied 3 d'arc coopérant avec des moyens de poussée. Le corps de réception 2 est fixé à la poutre 130, par exemple, par des tiges 4.
- Le corps de réception 2 présente deux joues 6 dans chacune desquelles est réalisée une lumière 7. On note également la présence d'une entaille 8 dans chacune des joues 6. Les entailles 8 servent à recevoir une plaque d'appui 9 en U dont la fonction apparaitra plus loin.
- Le pied de l'arc 3 présente un sabot 5 dont les dimensions sont adaptées pour un engagement dans le corps de fixation 2.
- Le sabot 5 possède une paroi interne 12 par exemple mécano-soudée.
- La liaison entre le sabot 5 et le corps de fixation 2 se fait par un axe 13 qui passe à travers des deux perçages réalisés dans le sabot 5 et à travers les lumières 7 du corps de fixation 2. Un écrou et une rondelle permettent le maintien de l'axe 13.
- Comme on le voir à la
figure 3 , la plaque d'appui 9 comprend un perçage, dépourvu de pas de vis, dans lequel est engagée une tige 14 filetée à son extrémité. La tige 14 vient en appui contre le sabot 5. Un écrou 15 et un élément élastique composé d'un empilement de rondelles Belleville 16 sont engagés sur la tige 14 dans une configuration où l'empilement de rondelles 16 est intercalé entre la plaque d'appui 9 et l'écrou 15 de sorte à pouvoir être comprimé. Les moyens de poussée constitués de la tige 14, de l'empilement de rondelles Belleville 16 et l'écrou 15 sont ainsi intercalés entre la plaque d'appui 9 du corps de réception 2 et le pied de l'arc 3 de sorte à pouvoir exercer une poussée sur le pied 3 de l'arc. Les rondelles Belleville 15 présentent une réserve de tension qui est mise à profit lors de l'inévitable détente de la membrane de couverture. On peut rappeler que la membrane de couverture 110 est typiquement disposée sur des arcs allant jusqu'à 6 m de long. - Dans l'exemple de réalisation montré aux
figures 4 à 6 , l'arc qui va assurer la mise en tension de la membrane de couverture 110 est un arc 140' - de préférence souple - qui est engagé à chacune de ses extrémités dans un fourreau 22. - Dans cette forme de réalisation de l'invention, un corps de fixation 2' - par exemple mécano soudé - est placé en applique contre une poutre 130. Le corps de fixation possède deux joues 6'. Le corps de fixation est, de plus, doté d'une chape 21.
- Dans cette forme de réalisation de l'invention, le pied de l'arc est donc constitué d'un fourreau 22 qui est doté d'une fourchette 23. La fourchette 23 comprend elle-même deux paliers 24 coaxiaux.
- La liaison entre le pied de l'arc 140 et la poutre 130 se fait grâce à (i) un axe 26 qui est doté d'un perçage 27 débouchant et (ii) grâce à une tige 14' qui est dotée d'un oeillet 29 à l'une de ses extrémités et est dotée d'un filetage 30 à sa seconde extrémité.
- La liaison se fait en engageant l'axe 26 dans les paliers 24 et positionnant le perçage 27 entre les deux paliers 24.
- La tige 14' est reliée à la chape 21 ; pour cela un boulon 32 est engagé dans la chape 21 et l'oeillet 29.
- L'extrémité filetée 30 de la tige 14' est insérée dans le perçage 27 de l'axe 26. L'axe 26 est guidé latéralement par les joues 6'.
- Des rondelles Belleville 16' sont engagées sur l'extrémité 30 de la tige 14' et sont retenues par un écrou 34 de préférence auto freiné.
- Les rondelles Belleville forment ainsi une réserve de contrainte élastique qui permet de compenser un fluage de la membrane de couverture.
- Bien que non illustré sur les figures, il est entendu que l'arc supportant la membrane de couverture 110 comprend au moins deux pieds d'arc 3 dotés chacun d'un dispositif 1 de mise en tension selon l'invention de sorte à appliquer une tension équilibrée dans la membrane de couverture et de sorte à ce que la réserve de contrainte de qui est présente dans chaque dispositif de liaison se libère de façon équilibrée.
- Ainsi, le dispositif 1 selon l'invention permet la remise en tension d'une membrane après fluage selon un procédé simple, fiable, peu coûteux, qui ne nécessite pas d'intervention de maintenance.
- La
figure 7 montre schématiquement le comportement d'une membrane de couverture équipé d'un dispositif de liaison tel que celui montré auxfigures 2 et3 tandis que lafigure 8 montre le comportement d'une membrane de couverture équipé d'un dispositif de liaison tel que celui montré auxfigures 4 à 6 . - Les
figures 9 et 10 montrent une variante de l'invention dans laquelle la structure de bâtiment présente une poutre 180 et un élément de charpente 170 ou 170' assurant la mise en forme d'une membrane de couverture 140 souple retenue à sa périphérie sur ladite structure de bâtiment ; le dispositif de liaison qui est interposée entre la poutre et l'élément de charpente. L'élément de charpente dans la variante de réalisation de lafigure 9 est un arc formant un appui curviligne conférant à la membrane de couverture une double courbure. Dans l'exemple de réalisation illustré à lafigure 10 , l'élément de charpente 170 assure un appui ponctuel. Dans ces deux formes de réalisation, un élément élastique est interposé entre la structure du bâtiment et l'élément de charpente pour former une réserve de contrainte qui se libère progressivement et compense le fluage de la membrane au cours de ses premiers mois de pose. - Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.
Claims (11)
- Dispositif de liaison (1) entre une structure de bâtiment (140) et un élément de charpente (150, 170, 170') assurant la mise en forme d'une membrane de couverture (140) souple retenue à sa périphérie sur ladite structure de bâtiment (130), le dispositif de liaison (1) comprenant :- des moyens de déplacement exerçant une translation de l'élément de charpente contre la membrane de couverture (140) pour réaliser une mise en tension dans une plage de tension initiale de la membrane de couverture (140) et pour réaliser la mise en forme de celle-ci, et- des moyens de réserve de précontrainte élastique permettant de compenser un fluage de la membrane de couverture par un déplacement du dispositif de liaison maintenant la membrane de couverture, dans la plage de tension initiale.
- Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de liaison comprend un sous ensemble fixe destiné à être fixé à la structure du bâtiment, un sous ensemble mobile par rapport au sous ensemble fixe, destiné à être relié à l'élément de charpente, permettant de placer le sous ensemble mobile par rapport au sous ensemble fixe dans une position dans laquelle l'élément de charpente réalise une mise en tension initiale de la membrane de couverture (110) et un élément élastique interposé entre le sous élément fixe et le sous élément ajustable formant une réserve de précontrainte compensant le fluage de la membrane de couverture.
- Dispositif de liaison selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de charpente comprend un arc (140) dont chaque extrémité est reliée à un sabot (5), chacun des sabots (5) étant connecté à un corps de fixation (2) relié à la structure de bâtiment.
- Dispositif de liaison selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une tige (14) filetée est interposée entre le sabot (5) et le corps de fixation (2) pour translater le sabot (5) par rapport au corps de fixation (2) et en ce que l'élément élastique est interposée entre le sabot (5) et le corps de fixation (2).
- Dispositif de liaison selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément élastique comprend un empilement de rondelles (16) élastiques Belleville qui sont engagées sur la tige (14) filetée.
- Dispositif de liaison selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de charpente comprend un arc souple (140') dont chaque extrémité est engagé dans un fourreau (22), chaque fourreau (22) étant connecté à un corps de fixation (2') relié à la structure de bâtiment.
- Dispositif de liaison selon la revendication 6, caractérisé en ce que tige filetée (14') est interposée entre le fourreau (22) et le corps de fixation (2') pour translater le fourreau (22) par rapport au corps de fixation (2') et en ce que l'élément élastique est interposée entre le fourreau (22) et le corps de fixation (2').
- Dispositif de liaison selon la revendication 7, caractérisé en ce que le fourreau (22) comprend au moins un palier (24) et en ce que le corps de fixation (2') comprend au moins une chape (21), le dispositif comprenant de plus un axe (26) pourvu d'un perçage (27) engagé dans le palier (24) et une tige (14') reliée à la chape (21), la tige (14') étant engagée dans le perçage (27), des rondelles élastiques Belleville étant engagées sur la tige (14') entre l'axe (26) et un écrou (34).
- Dispositif de liaison selon la revendication 1 ou la revendication 2 entre une structure de bâtiment présentant une poutre et un élément de charpente assurant la mise en forme d'une membrane de couverture souple retenue à sa périphérie sur ladite structure de bâtiment, caractérisé en ce que le dispositif est interposée entre la poutre et l'élément de charpente.
- Disposition de liaison selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément de charpente comprend une calotte formant un appui ponctuel sur la membrane de couverture.
- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément de charpente comprend un arc formant un appui curviligne conférant à la membrane de couverture une double courbure.
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