FR2560265A1

FR2560265A1 - ANISISMIC DEVICE COMPRISING ELASTOMER SPRINGS AND WIND STABILIZERS AND BUILDING USING SUCH A DEVICE

Info

Publication number: FR2560265A1
Application number: FR8403195A
Authority: FR
Original assignee: CICCOLINI JACQUES
Current assignee: CICCOLINI JACQUES
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1984-02-28
Publication date: 1985-08-30

Abstract

The elevation shows a wind-resisting stabiliser device. The building may comprise, for example, eight wind-resisting stabilisers in each of the devices. The marker 14 shows the base plate of the shock-absorbing device consisting of the structure of the lower storey. Likewise, the marker 15 shows the storeys placed above the anti-seismic device. These structures are, for example, concrete slabs. The wind-resisting stabiliser consists of two blocks 16a and 16b. The block 16a is solidly fixed to the structure 15.

Description

La présente invention a pour- objet des bâtiments résistant aux tremblements de terre et Zes dispositifs antisismiques utilisés. The present invention relates to buildings resistant to earthquakes and Zis seismic devices used.

Le secteur technique de l'invention est celui de la construction de bâtiments résistant aux tremblements de terre sans risques d'écroulement et sans déformations permanentes, notamment la construction de bâtiment élevés tels que des immeubles ou des ouvrages d'art. The technical sector of the invention is that of the construction of earthquake resistant buildings without risk of collapse and without permanent deformation, in particular the construction of tall buildings such as buildings or engineering structures.

On rappellera tout d'abord la définition de la raideur k d'un corps éZastique qui est égale au rapport entre la force F qui s'exerce sur ce corps et la déformation U qu'il subit. Dans le cas d'un support élas- tique on distingue la raideur verticale ou longitudinale k qui est le rapport entre Zes forces verticales qui s'exercent sur Ze support et la déformation verticale et la raideur horizontale ou transversaZe kl proportionnelle au moduZe de cisaillement qui est Ze rapport entre l'effort tranchant t et la déformation horizontale U1 donc t = k1 U1. We will first recall the definition of the stiffness k of an eZastic body which is equal to the ratio between the force F which is exerted on this body and the deformation U which it undergoes. In the case of an elastic support, a distinction is made between the vertical or longitudinal stiffness k which is the ratio between the vertical forces exerted on the support and the vertical deformation and the horizontal or transverse stiffness kl proportional to the shear modulus which is Ze ratio between the shear force t and the horizontal deformation U1 therefore t = k1 U1.

Un tremblement de terre entraîne généralement des déplacements horizontaux du soZ, déplacements aléatoires dont les fréquences sont inférieures à 10 HZ. On sait que Zes accélérations maximales sont de L'ordre de 0,5 g, g étant l'accélération de la pesanteur et correspondent à des fréquences comprises entre 1 HZ et 3 HZ. An earthquake generally causes horizontal displacements of the soZ, random displacements whose frequencies are lower than 10 HZ. We know that Zes maximum accelerations are of the order of 0.5 g, g being the acceleration of gravity and correspond to frequencies between 1 HZ and 3 HZ.

Ces déplacements horizontaux se transmettent aux bâtiments qui sont encastrés dans Ze soZ ou posés sur eeZui-ei et donnent naissance dans les structures porteuses du bâtiment à des efforts tranchants dépassant la limite d'élasticité et souvent même la Zimite de rupture. These horizontal displacements are transmitted to the buildings which are embedded in Ze soZ or posed on eeZui-ei and give rise in the load-bearing structures of the building to shear forces exceeding the elastic limit and often even the breaking Zimite.

Pour Zutter contre Zes effets destructeurs des trembZements de terre, plusieurs procédés ont été employés. For Zutter against the destructive effects of earthquakes, several methods were used.

On peut renforcer Zes structures de teZZe sorte qu'elles résistent sans rupture et sans déformation permanente trop importante aux efforts tranchants maxima. Cette méthode est chère et ne peut convenir qu'à des immeubZes peu éZevés ou à des ouvrages spéciaux.'
Une deuxième méthode consiste à réduire l'amplitude des dépia- cements horizontaux Il du bâtiment de sorte que Zes efforts tranchants t sont réduits proportionnellement.'
rette méthode a conduit à deux catégories de réalisations
Une première catégorie consiste à adjoindre au bâtiment des dispositifs amortisseurs qui sont des dispositifs élastiques absorbant une grande partie de l'énergie transmise au bâtiment,' On choisit ces dispositifs de telle sorte que leur fréquence propre soit inférieure à la fréquence dominante du séieme.The teZZe structures can be reinforced so that they resist without breaking and without excessive permanent deformation to maximum shear forces. This method is expensive and can only be suitable for low rise buildings or for special works. '
A second method consists in reducing the amplitude of the horizontal skins II of the building so that the shear forces t are reduced proportionally.
this method led to two categories of achievements
A first category consists in adding damping devices to the building which are elastic devices absorbing a large part of the energy transmitted to the building. These devices are chosen so that their natural frequency is lower than the dominant frequency of the second.

Une deuxième catégorie consiste à monter Ze bâtiment sur des structures qui permettent un déplacement horizontal relatif entre Ze sol et Ze bâtiment sans transmission d'efforts horizonataux. Par exemple, on a proposé de monter Ze bâtiment sur des supports en forme de rouleaux, roulant sans frottement sur une surface Zisse, de telle sorte que le soZ peut se déplacer horizontalement sans entraîner Ze bâtiment qui reste pratiquement immobile. A second category consists in mounting Ze building on structures which allow a relative horizontal displacement between Ze soil and Ze building without transmission of horizontal forces. For example, it has been proposed to mount Ze building on supports in the form of rollers, rolling without friction on a Zisse surface, so that the soZ can move horizontally without entraining Ze building which remains practically immobile.

Une troisième méthode consiste à introduire dans Ze bâtiment, à un niveau au moins, des Ziaisons mécaniques ayant une faible raideur horizontale kl de telle sorte -que, malgré Zes déplacements horizontaux imposés au bâtiment par Zes secousses sismiques, lesquels déplacements entraînent des déformations horizontaZes U1 des Ziaisons mécaniques, Zes efforts tranchants t, proportionnets à kl , restent faibles et ne mettent pas en péril la solidité du bâtiment. A third method consists in introducing into the building, at at least one level, mechanical connections having a low horizontal stiffness kl such that, despite the horizontal displacements imposed on the building by the seismic tremors, which displacements cause horizontal deformations U1 mechanical Ziaisons, Zes cutting forces t, proportional to kl, remain low and do not jeopardize the solidity of the building.

re dernier procédé aboutit à un bâtiment qui présente une certaine flexibilité et qui se déforme élastiquement, sans entraider de ruptures, sous Z'effet des secousses sismiques. re last process results in a building which has a certain flexibility and which deforms elastically, without helping ruptures, under the effect of seismic tremors.

Bien que l'on décrive principalement des bâtiments résistant aux tremblements de terre grâce à des dispositifs antisismiques, il est précisé que ce choix n'entraîne aucune limitation de la portée de Z'in- vention qui peut égaZement trouver des applications dans la construction de bâtiments résistant à des efforts horizontaux éZevés, par exemple, de bâtiments résistant aux cyctones ou aux ondes de pression. Although earthquake-resistant buildings are mainly described using earthquake-resistant devices, it should be noted that this choice does not limit the scope of the invention, which can also find applications in the construction of buildings resistant to high horizontal forces, for example, buildings resistant to cyctones or pressure waves.

Par contre si Z'on supportait un bâtiment uniquement au moyen de supports ayant une faible rigidité horizontale celui-ci se déptacerait continueZZement sous Z'action de poussées horizontaZes, notamment sous
Z'effet du vent, ce qui entraînerait Z'usure des supports et rendrait Ze bâtiment inhabitable. On sait en effet que l'homme est incomodé dès qu'il est soumis à des accélérations même très faibles bien inférieures a celles que l'on obtiendrait sous la poussée d'un vent normal dans un tel bâtiment.On the other hand, if we supported a building only by means of supports having a low horizontal rigidity, it would continue to move under the action of horizontal pushes, in particular under
Z'effect of the wind, which would wear Z supports and make Ze building uninhabitable. We know in fact that man is unmodified as soon as he is subjected to even very weak accelerations much lower than those that would be obtained under the push of a normal wind in such a building.

Un des objectifs de la présente invention est de permettre de construire des bâtiments qui supportent les tremblements de terre sens subir de dommages grâce a leur flexibilité et qui restent stables sous la poussée dFun vent normal. One of the objectives of the present invention is to make it possible to construct buildings which withstand earthquakes which suffer damage thanks to their flexibility and which remain stable under the thrust of a normal wind.

Un autre objectif de l'invention est de permettre de construire des bâtiments qui fléchissent sous l'action d'un vent tPès violent, par exemple d'un cyclone, ou bien d'une onde de pression consécutive a une explosion et qui peuvent supporter ceux-ci sans rupture ni déformation permanente. Another objective of the invention is to make it possible to construct buildings which flex under the action of a very strong wind, for example a cyclone, or else a pressure wave following an explosion and which can withstand these without rupture or permanent deformation.

Un autre objectif de la présente invention est de permettre de construire des bâtiments qui fléchissent élastiquement pendant un tremblement de t-erre ou un cycZone et qui reprennent ensuite leur position normale. Another objective of the present invention is to allow the construction of buildings which flex elastically during a earthquake or a cycZone and which then return to their normal position.

Ces objectifs sont atteints au moyen de bâtiments qui reposent, a un niveau au moins sur Un dispositif antisiemique constitue, a la fois par des supports élastique ayant uns faible raideur horizontale, et par des stabilisateurs au vent qui solidarisent horizontalement la partie du bâtiment supportée avec l'assise dudit dispositif antisismique tant que les efforts tranchante horizontaux restent inférieure à un seuil déterminé. These objectives are achieved by means of buildings which rest, at least on one level. An anti-seismic device constitutes, both by elastic supports having a low horizontal stiffness, and by wind stabilizers which horizontally join the part of the building supported with the seat of said anti-seismic device as long as the horizontal cutting forces remain below a determined threshold.

De préférence, le dispositif antisismique est place au niveau du sol, au-dessus de la partie du bâtiment enterrée,' Cette solution présente l'avantage d'être plus économique que les solutions dans lesquelles l'ensemble du bâtiment, y compris l'infrastructure située au-dessous du sol, est disposé sur un dispositif antisismique. Il suffit de renforcer suffisament l'infrastructure pour qu'elle résiste aux effets d'un tremblement de terre ce qui entraîne des frais peu levés du fait que l'infrastructure est encastrée dans le sol. Preferably, the anti-seismic device is placed at ground level, above the buried part of the building, 'This solution has the advantage of being more economical than the solutions in which the entire building, including the infrastructure located below the ground, is arranged on an anti-seismic device. It is enough to reinforce the infrastructure enough so that it resists the effects of an earthquake which results in low costs because the infrastructure is embedded in the ground.

Dans Ze cas d'un bâtiment élevé, par exemple d'un immeuble de plus le vingt étages, il est avantageux de placer des dispositifs antisismiques entre deux étages intermédiaires ce qui accroît la flexibilité du bâtiment et améliore Z'efficacité de la protection.^ De préférence, un dispositif antisismique selon Z'invention comporte, en outre, des supports amortisseurs en un matériau visco-éZastique ayant un facteur de perte d'au moins 0,1 ZesqueZs sont mis en place postérieurement a la construction, après que les tassements du soZ et des supports élastiques ont eu Pieu. In the case of a tall building, for example of a building with more than twenty storeys, it is advantageous to place anti-seismic devices between two intermediate floors, which increases the flexibility of the building and improves the effectiveness of the protection. Preferably, an anti-seismic device according to the invention comprises, in addition, shock-absorbing supports made of a visco-eZastic material having a loss factor of at least 0.1 ZesqueZs are put in place after construction, after the settlements soZ and elastic supports had stake.

Un bâtiment seZon l'invention reposant sur au moins un dispositif antisismique comporte, de préférence, immédiatement au-dessus dudit dispos i- tif, un élargissement qui repose sur des supports éZastiques qui constituent des compensateurs de routis pendant un séisme::
Un dispositif antisismique selon l'invention est composé, en combinaison, d'une part de ressorts ayant une forte raideur. verticale et une faiblie raideur horizontale dont l'extrémité supérieure est fixée au bâtiment et dont 1 'extrémité inférieure est fixée à l'assise et d 'autre part de stabilisateurs au vent constitués par deux patins superposés, solidaires
Z'un de l'assise et l'autre du bâtiment, frottant Z'un contre l'autre par l'intermédiaire de leur surface de contact horizontale.A building according to the invention based on at least one anti-seismic device preferably comprises, immediately above said active device, a widening which rests on elastic supports which constitute routers compensators during an earthquake:
An anti-seismic device according to the invention is composed, in combination, on the one hand of springs having a high stiffness. vertical and a weakened horizontal stiffness, the upper end of which is fixed to the building and the lower end of which is fixed to the seat and, on the other hand, wind stabilizers constituted by two superimposed runners, integral
Z'un of the seat and the other of the building, rubbing Z'un against the other via their horizontal contact surface.

Les ressorts sont constitués, de préférence, par un empilement de couches d'un matériau élastomère alternant avec des plaques rigides avec lesquelles ledit matériau éZastomèPe est sotidarisé, ZequeZ empilage comporte, à chacune de ses extremités, une platine rigide. The springs are preferably made up of a stack of layers of an elastomeric material alternating with rigid plates with which said eZastomer material is sotidarized, ZequeZ stacking comprises, at each of its ends, a rigid plate.

Les platines rigides permettent de fixer Ze ressort à Z'assise et au bâtiment et sont pourvues, de préférence5 de moyens de fixation. The rigid plates make it possible to fix the spring to the seat and to the building and are preferably provided with fixing means.

On connaît déjà des supports élastiques, désignés habituellement ressorts en caoutchouc ZameZZés, qui sont constitués par un empilement de couches d'un matériau élastomère alternant avec des plaques métalliques rigides
De tels supports élastiques sont utilisés pour supporter des tabliers de ponts ou les ouvrages d'art en Zeur permettant de se dilater horizontalement,' IZs ont été utilisés également comme dispositifs amortisseurs de vibrations mecaniques verticales pour supporter des bâtis de machines ou des immeubles. Elastic supports are already known, usually designated ZameZZé rubber springs, which consist of a stack of layers of an elastomeric material alternating with rigid metal plates
Such elastic supports are used to support bridge decks or engineering structures in Zeur allowing to expand horizontally, 'IZs have also been used as devices for absorbing vertical mechanical vibrations to support machine frames or buildings.

La présente invention constitue une application nouvelle de ces ressorts lamellés. The present invention constitutes a new application of these laminated springs.

Dans cette application nouvelle on utilise la propriété de ces ressorts de présenter une rigidité transversale beaucoup plus faible que leur raideur longitudinale En effet, l'adjonction de- plaques métalliques permet d'augmenter à volonté la raideur longitudinale de Z'empiZage sans modifier la rigidité transversale qui reste égale à celle du matériau élastomère On choisit la nature du matériau élastomêre, la forme des supports et Ze nombre de couches empilées de telle sorte que la raideur verticale soit bien supérieure à la raideur horizontaZe et iZ est très facile d'obtenir des ressorts lamellés dont la raideur verticale est supérieure à cent fois la raideur horizontale.'
Ainsi on obtient des supports ayant des propriétés mécaniques suffisantes pour supporter Zes efforts verticaux, et notamment Ze poids du bâtiment, sans subir des déplacements verticaux importants mais qui peuvent, par contre, se déformer horizontalement et donc suivre Zes mouvements horizontaux imposés par des secousses sismiques, sans que prennent naissance des efforts tranchants importants.In this new application, the property of these springs is used to present a transverse stiffness much lower than their longitudinal stiffness. Indeed, the addition of metal plates makes it possible to increase the longitudinal stiffness of Z'empiZage at will without modifying the stiffness. transverse which remains equal to that of the elastomeric material The nature of the elastomeric material is chosen, the shape of the supports and the number of layers stacked so that the vertical stiffness is much greater than the horizontal stiffness and iZ is very easy to obtain laminated springs with a vertical stiffness greater than a hundred times the horizontal stiffness. '
Thus, supports are obtained which have sufficient mechanical properties to withstand the vertical forces, and in particular the weight of the building, without undergoing significant vertical displacements but which can, on the other hand, deform horizontally and therefore follow the horizontal movements imposed by earthquakes. , without significant cutting efforts taking place.

Un stabilisateur au vent équipant un dispositif antisismique seZon Z'invention comporte, de préférence, des moyens pour régler la pression qui s'exerce entre Zes faces en contact des deux patins.' ronnaissant Ze coefficient de frottement entre Zes faces en contact, on peut ainsi régler Ze seuiZ des efforts horizontaux au deZà duquel Zes deux patins glisseront Z'un par rapport 'a à 'autre.'
De préférence, Ze dispositif stabilisateur au vent comporte des moyens pour détecter Ze glissement d'un patin par rapport à l'autre et des moyens pour annuler automatiquement la pression entre Zes deux patins, dès qu'un glissement est détecté.A wind stabilizer fitted to an earthquake-resistant device according to the invention preferably comprises means for adjusting the pressure exerted between the faces in contact with the two pads. recognizing Ze coefficient of friction between Zes in contact, it is thus possible to adjust Ze only for horizontal forces beyond which Zes two skids will slide Z'one relative to 'a'.
Preferably, the wind stabilizing device comprises means for detecting the sliding of one shoe relative to the other and means for automatically canceling the pressure between the two shoes, as soon as a sliding is detected.

Dans un mode de réalisation préférentiel, l'un des deux patins de chacun des stabilisateurs au vent est reZié à son support par un vérin vertical mu par un fZuide comprimé sous une pression réglable. In a preferred embodiment, one of the two pads of each of the wind stabilizers is connected to its support by a vertical cylinder driven by a fZuide compressed under an adjustable pressure.

En faisant varier la pression du fZuide, on peut ainsi faire varier la pression entre Zes deux patins. By varying the pressure of the fZuide, it is thus possible to vary the pressure between the two pads.

Dans un mode de réalisation préférentiel, le détecteur de glissement des patins ouvre Ze circuit d'excitation d'un électro-aimant dont la mise hors tension commande Z'ouverture d'un clapet de décharge du fluide comprimé alimentant Ze vérin du stabilisateur
Ainsi, dès que Zes patins glissent Z'un par rapport 'a à 'autre, la pression dans Ze vérin est supprimée et Zes stabilisateurs au vent sont déverrouillés Zaissant au bâtiment une entière Ziberté de se déplacer horizontalement sur les ressorts.Ce dispositif est un dispositif de sécurité car toute coupure du courant entraîne égaZement Ze déverrouillage des stabi Zisateurs ce qui est important car un trembZement de terre Pisque d'entraîner une coupure de courant,'
Le résultat de Z'invention consiste en de nouveaux bâtiments ou ouvrages d'art résistant aux tremblements de terre ainsi qu'aux vents treXs vioZents ou aux ondes de pression, en fléchissant élastiquement sans s'écrouler ni subir de déformations permanentes.In a preferred embodiment, the pad sliding detector opens the excitation circuit of an electromagnet, the powering down of which controls the opening of a valve for discharging the compressed fluid supplying the stabilizer cylinder.
Thus, as soon as its skids slide Z relative to one another, the pressure in the actuator is removed and its stabilizers in the wind are unlocked, leaving the building a whole freedom to move horizontally on the springs. safety device because any power cut also results in the unlocking of the stabilizers which is important because an earthquake may cause a power cut,
The result of the invention consists of new buildings or engineering structures resistant to earthquakes as well as violent winds or pressure waves, by bending elastically without collapsing or undergoing permanent deformation.

Un autre résultat de l'invention est constitué par de nouveaux dispositifs antisismiques. Another result of the invention consists of new anti-seismic devices.

Les dispositifs antisismiques selon Z'invention sont facîlss à mettre en oeuvre en utilisant des équipements faciles à construire et rela- tivement bon marché. IZs ne nécessitent aucune modification couteuse des fondations ou des structures du bâtiment:
L'efficacité des dispositifs selon Z'invention a pu etre expérimentée en laboratoire sur des maquettes: :
On a pu ainsi calculer et vérifier sur une maquette d'un bâtiment de 62 mètres de hauteur ayant une base carrée de 27 mètres de côté qu'une accélération à la base égaZe à 0,66 g se traduisit, au sommet de l'immeuble, par une accélération maxima de 0,032 g
Un autre avantage des dispositifs antisismiques selon 1 'invention tient à ce que Zeur fréquence propre peut être très faible.The anti-seismic devices according to the invention are easy to implement using equipment which is easy to build and relatively inexpensive. IZs do not require any costly modification of the foundations or building structures:
The effectiveness of the devices according to the invention could be tested in the laboratory on models:
It was thus possible to calculate and verify on a model of a building 62 meters high with a square base of 27 meters on a side that an acceleration at the base egEgE to 0.66 g resulted, at the top of the building , by a maximum acceleration of 0.032 g
Another advantage of the anti-seismic devices according to the invention is that their natural frequency can be very low.

On sait que la fréquence propre d'oscillation transversale d'un corps éZastique est proportionnelle à kî kl étant la rigidité et M la masse,'
Du fait que Zes supports élastiques utilisés ont une rigidité k1 faible, on peut obtenir des supports ayant une fréquence propre faible, de 1 'ordre de 0,3 HZ.' Or la quasi totalité du spectre de fréquence des secousses sismiques est situé au-dessus de cette valeur et Z'on sait que les courbes de résonance habituelles présentent un amortissement rapide pour les fréquences supérieures 'a la fréquence de résonances Les dispositifs antisismiques selon l'invention ne risquent donc pas de conduire à des amplitudes de déplacement importante par suite d'un phénomène de résonnance dur l'une des fréquences des secousses sismiques.We know that the natural frequency of transverse oscillation of an eZastic body is proportional to kî kl being the rigidity and M the mass, '
Due to the fact that the elastic supports used have a low rigidity k1, it is possible to obtain supports having a low natural frequency, of the order of 0.3 HZ. However, almost the entire frequency spectrum of seismic tremors is located above this value and we know that the usual resonance curves exhibit rapid damping for frequencies higher than the resonant frequency The anti-seismic devices according to The invention therefore does not risk leading to large displacement amplitudes as a result of a phenomenon of hard resonance one of the frequencies of seismic tremors.

La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent un exemple de réalisation de l'invention. sans aucun caractere Limitatif. The following description refers to the accompanying drawings which show an embodiment of the invention. without any Limiting character.

La figure 1 est une vue en élévation d'un bâtiment seZon l'invention. Figure 1 is an elevational view of a building according to the invention.

La figure 2 est une coupe verticale d'un support élastique
La figure 3 est une vue en élévation d'un stabilisateur au vent.Figure 2 is a vertical section of an elastic support
Figure 3 is an elevational view of a wind stabilizer.

La figure 7 représente, en élévation, un bâtiment 1 de vingt étages construit sur trois niveaux enterrés de caves. FIG. 7 represents, in elevation, a twenty-storey building 1 constructed on three buried levels of cellars.

re bâtiment repose, au niveau du sol, sur un dispositif antisismi que 2 compose de ressorts lamellés 3 et de stabilisateurs au vent 4 représentée schématiquement. re building rests, at ground level, on an anti-seismic device 2 composed of laminated springs 3 and wind stabilizers 4 shown diagrammatically.

la base du bâtiment comporte un élargissement 5 situé au-dessus du dispositif de stabilisation 2, lequel repose eur des dispositifs antiroulis @ placés à la périphérie. the base of the building has an enlargement 5 situated above the stabilization device 2, which rests on anti-roll devices @ placed at the periphery.

Entre le dixième et te onzième niveau, le bâtiment comporte un deuxième dispositif antisismique 7 composé de ressorts lamellés 8 et de stabilisateurs au vent 3r
Les dispositifs 2 et 7 supportent la totalité du poids du bâtiment situé au-dessus d'eux. Between the tenth and eleventh levels, the building has a second anti-seismic device 7 composed of laminated springs 8 and wind stabilizers 3r
Devices 2 and 7 support the entire weight of the building located above them.

Afin d'améliorer l'amortissement des oscillations dues aux secousses sismiques ou 'a des ondes de pression, Ze bâtiment comporte également, au niveau des dispositifs antisismiques, des tampons amortisseurs 10 constitués par un matériau visco-élastique ayant un facteur de perte élevé, par exemple de l'ordre de 0,2 à 0,3. In order to improve the damping of the oscillations due to seismic tremors or to pressure waves, the building also includes, at the level of the seismic devices, damping buffers 10 constituted by a visco-elastic material having a high loss factor, for example of the order of 0.2 to 0.3.

La figure 1 représente un bâtiment comportant deux dispositifs antisismiques. Figure 1 shows a building with two anti-seismic devices.

Pour des bâtiments moins éZevés, par exemple des bâtiments ayant une hauteur inférieure à 40 mètres, un seul dispositif situé au niveau du sol est suffisant.1
Les bâtiments très hauts peuvent être équipés d'un nombre de dispositifs antisismiques plus élevé, par exemple un à la base de chaque groupe de dix à vingt étages. For less elevated buildings, for example buildings with a height of less than 40 meters, a single device located at ground level is sufficient.1
Very tall buildings can be equipped with a higher number of anti-seismic devices, for example one at the base of each group of ten to twenty floors.

La figure I montre que le dispositif antisismique 2 est placé non pas à la base des fondations mais au niveau du sot, au-dessus de la partie enterrée.1 Cette solution est beaucoup plus économique que certaines solutions existantes dans lesquelles les dispositifs antisismiques sont placés à la base du bâtiment ce qui entraine des travaux de génie civil importants teks que la construction d'un cuvelage pour désolidariser du sol la partie enterrée du bâtiment. Figure I shows that the anti-seismic device 2 is placed not at the base of the foundations but at the base, above the buried part.1 This solution is much more economical than some existing solutions in which the anti-seismic devices are placed at the base of the building which entails major civil engineering works such as the construction of a casing to separate the buried part of the building from the ground.

La figure 2 représente l'un des ressorts lamellés 3 ou 8. FIG. 2 represents one of the laminated springs 3 or 8.

Celui-ci est composé d'un empilage de huit éléments constitués chacun par une rondelle de caoutchouc vulcanisé 11 ptacés entre deux plaques d'acier 12a et l2b. Les rondelles 11 ont par exemple une épaisseur au repos de 80 mm et les plaques 12 une épaisseur de 15 mm. Le diamètre extérieur des rondelles et des plaques est de 800 mm
Bien entendu, ces dimensions ne sont données qu'à titre d'exempte. This consists of a stack of eight elements each consisting of a vulcanized rubber washer 11 ptaced between two steel plates 12a and 12b. The washers 11 have for example a thickness at rest of 80 mm and the plates 12 a thickness of 15 mm. The outside diameter of the washers and plates is 800 mm
Of course, these dimensions are given only by way of example.

Elles varieront avec le poids du bâtiment et le nombre de ressorts utilisés,'
De me ie la forme cylindrique, bien que préférentielle, n'est pas obligatoire.They will vary with the weight of the building and the number of springs used, '
Likewise, the cylindrical shape, although preferred, is not compulsory.

Une section carrée ou rectangulaire peut être utilisée. la forme circulaire résiste mieux aux efforts de torsion.:
On a représenté un ressort dans ZequeZ les ptaques 12 ont Ze même diamètre que Zes rondeZZes en caoutchouc Il est bien précisé que Zes plaques 12 pourraient déborder latéralement ou, au contraire, être cons- tituées par des disques entierement enrobés dans Ze caoutchouc ce qui représenterait l'avantage d'une meiZZeure protection contre Zes agents atmosphériques.A square or rectangular section can be used. the circular shape better withstands torsional forces .:
A spring has been represented in ZequeZ the plates 12 have Ze same diameter as Zes roundZZes in rubber It is well specified that Zes plates 12 could protrude laterally or, on the contrary, be constituted by discs completely coated in Ze rubber which would represent the advantage of better protection against atmospheric agents.

Le ressort représenté sur la figure 2 est formé d'un empiZage d'éléments comportant chacun une couche de caoutchouc placée entre deux plaques métalliques de sorte que, dans l'empilage, deux plaques métalliques sont juxtaposées entre deux couches de caoutchouc.' On obtiendrait Ze même résultat avec un ressort ZameZZé comportant une seuZe plaque métallique entre deux couches de caoutchouc succesives. The spring shown in FIG. 2 is formed by a stack of elements each comprising a layer of rubber placed between two metal plates so that, in the stack, two metal plates are juxtaposed between two layers of rubber. The same result would be obtained with a ZameZZé spring comprising a single metal plate between two successive layers of rubber.

Le ressort lamellé comporte, en outre, à chacune de ses extrémités, une platine 13a, 13b constituée, par exemple, par une plaque d'acier carrée de 30 mm d'épaisseur. Ces platines sont pourvues de trous 13c servant à la fixation de la ptatine inférieure 13a à Z'assise et de la platine supérieure 13b à la partie du bâtiment supportée. Chaque couche de caoutchouc 11 est solidarisée avec Zes ptaques 12.' Cette solidarisation est obtenue, par exemple, au moment de la vulcanisation du caoutchouc en enduisant Zes plaques d'acier d'un adhésif.'
Les plaques d'acier sont collées aux plaques adjacentes et aux platines 73. The laminated spring further comprises, at each of its ends, a plate 13a, 13b constituted, for example, by a square steel plate 30 mm thick. These plates are provided with holes 13c used for fixing the lower plate 13a to the seat and the upper plate 13b to the part of the building supported. Each rubber layer 11 is secured to Zes ptaques 12. ' This joining is obtained, for example, at the time of vulcanization of the rubber by coating the steel plates with an adhesive.
The steel plates are glued to the adjacent plates and to the plates 73.

Le caoutchouc vulcanisé 11 peut être remplacé par tout autre matériau élastomère ayant des propriétés élastiques. On choisit un élastomère ayant un coefficient d'élasticité faiblie et présentant un fluage inférieur à 10 % du déplacement instantané. Du caoutchouc naturel vulcanisé à 1400 convient bien car il peut supporter sand danger des contraintes de compression de l'ordre de 50 à 60 Kg/cm. The vulcanized rubber 11 can be replaced by any other elastomeric material having elastic properties. An elastomer having a weakened coefficient of elasticity and having a creep of less than 10% of the instantaneous displacement is chosen. Natural rubber vulcanized at 1400 is suitable because it can withstand the danger of compression stresses of the order of 50 to 60 kg / cm.

La structure lamellée des ressorts permet d'obtenir un coefficient de raideur verticale élevé, en multipliant le nombre de couches, sans modifier sensiblement la rigidité transversale.'
A titre d'exemple avec huit couches ayant les dimensions et la composition citées, on obtient un coefficient de raideur verticale k égaZ à 16400#105 Newtone/mètre et un coefficient de rigidité k1 égaZ à 323#105
Newtons/mètre c'est-à-dire k = 50 k1 :: On peut obtenir un rapport k- pZus kî élevé, par exemple k- = 100 en augmentant le nombre de couches sans augmenter la hauteur totale qui doit rester limitée pour éviter Ze flambage des ressorte lamellés.'
Les compensateurs de roulis 6 sont égaZement constitués par des ressorts ZameZZés ayant la même structure que Zes ressorts 3 ou 8 mais comportant un nombre de plaques d'acier intermédiaire moindre car ces compensateurs de rouZis supportent un poids beaucoup plus faible que celui qui s'exerce sur Zes ressorts 3 ou 8 et Zeur raideur verticale doit donc être ptus faible.The laminated structure of the springs makes it possible to obtain a high coefficient of vertical stiffness, by multiplying the number of layers, without appreciably modifying the transverse rigidity. '
By way of example with eight layers having the dimensions and the composition mentioned, a vertical stiffness coefficient k egaZ is obtained at 16400 # 105 Newtone / meter and a stiffness coefficient k1 egaZ is obtained at 323 # 105
Newtons / meter i.e. k = 50 k1 :: A high k- pZus kî ratio can be obtained, for example k- = 100 by increasing the number of layers without increasing the total height which must remain limited to avoid The buckling of the lamellar springs. '
The roll compensators 6 are also constituted by ZameZZés springs having the same structure as Zes springs 3 or 8 but comprising a lower number of intermediate steel plates because these rouZis compensators support a much lower weight than that which is exerted Zes springs 3 or 8 and Zeur vertical stiffness must therefore be less.

Les tampons amortisseurs 10 sont des blocs d'un matériau visco-éZastique qui sont lamellés afin d'accroître Zeur raideur verticale:
On choisit un matériau visco-élastique ayant un facteur de perte éZevé, de
Z'ordre de 0,2 'a 0,3 par exemple des polysulfures ou des silicones viscoélastiques.The damping pads 10 are blocks of visco-eZastic material which are laminated in order to increase their vertical stiffness:
We choose a viscoelastic material having a high loss factor,
Z 'range from 0.2' to 0.3, for example polysulphides or viscoelastic silicones.

L'utilisation de matériaux visco-élastiques intercalés entre des ptaques rigides est déjà connue, pour amortir les vibrations mécaniques ou aeoustiques. The use of visco-elastic materials inserted between rigid plates is already known, to dampen mechanical or aeoustic vibrations.

rependant si ces tampons visco-élastiques étaient mis en place au moment de la construction du bâtiment, par subite de leur tassement, iZs perdraient leur qualités d'amortisseurs. SeZon une caractéristique de l'invention, ces tampons visco-éZastiques, qui sont facultatifs, ne sont mis en place que plusieurs mois après la construction, Zorsque Ze fluage des ressorts ZameZZés a eu Zieu. repending if these visco-elastic buffers were put in place at the time of construction of the building, by sudden of their compaction, iZs would lose their qualities of shock absorbers. According to a characteristic of the invention, these visco-elastic pads, which are optional, are not put in place until several months after construction, when the creep of the ZameZZé springs has taken place.

La figure 3 est une vue en élévation d'un dispositif stabili- sateur au vent 4 ou 9. Le bâtiment de la figure 1 comporte, par exemple, huit stabilisateurs au vent dans chacun des dispositifs 2 ou 7. FIG. 3 is an elevation view of a wind stabilizer device 4 or 9. The building in FIG. 1 comprises, for example, eight wind stabilizers in each of the devices 2 or 7.

Le repère 14 représente l'assise du dispositif amortisseur constituée par la structure qui supporte les étages placés au-dessus du dispositif antisismque. Ces structures sont par exemple des dalles en bétone. Le stabilisateur au vent est composé de deux patine 16a et 16b. Le patin 16a est solidaires de la structure 15.The reference 14 represents the seat of the damping device constituted by the structure which supports the stages placed above the anti-seismic device. These structures are for example concrete slabs. The wind stabilizer is composed of two patinas 16a and 16b. The shoe 16a is integral with the structure 15.

Ces deux patins ont une surface de contact horizontale 17, par l'intermédiaire de laquelle ile frottent l'un contre l'autres
Afin d'augmenter te coefficient de frottement, leurs faces en contact partent une garniture 18a, 18b en un matériau ayant un coefficient de frottement élevé.These two pads have a horizontal contact surface 17, through which they rub against each other
In order to increase the coefficient of friction, their faces in contact leave a lining 18a, 18b of a material having a high coefficient of friction.

Le patin inférieur 16b est solidaire du piston 29 d'un vérin 20 vertical. The lower shoe 16b is integral with the piston 29 of a vertical cylinder 20.

Bien entendu5 la disposition inverse pourrait entre adoptée, c'est 2 dire que le patin 16b pourrait être solidaire de l'assise 24 et le patin supérieur 16a pourrait être relié à la dalle 15 par un vérin. Of course5 the reverse arrangement could be adopted, that is to say that the shoe 16b could be secured to the seat 24 and the upper shoe 16a could be connected to the slab 15 by a jack.

Le vérin 20 est alimenté en huile sous pression par L'intermé- diaire d'un clapet de décharge 21 laquel comporte un électro-aimant 22 qui maintient le clapet formé, à l'encontre d'un ressort antagoniste, tant qu'il est excité. Lorsque l'électro-aimant n'est plus excité. Le clapet 21 s'ouvre et l'huile sous pression s'écoule vers un réservoir 23. The actuator 20 is supplied with pressurized oil through a relief valve 21 which has an electromagnet 22 which keeps the valve formed, against an opposing spring, as long as it is excited. When the electromagnet is no longer energized. The valve 21 opens and the pressurized oil flows to a reservoir 23.

Ls piston 79 du vérin est alors repoussé vers Ze bas par un ressort 26 et les deux patine 16a et 16b s'écartent l'un de l'autre
Le dispositif stabilisateur au vent est alors dévorrouillé.The piston 79 of the jack is then pushed back towards Ze down by a spring 26 and the two patina 16a and 16b move away from one another
The wind stabilizer is then unlocked.

Le stabilisateur comporte un capteur 24, de tout type connu, pose détecter Ze glissement d'an patin par rapport à 1 'autre.' Ce capteur est disposé dans le circuit électrique partant d'une source d'énergie électrique 25 et alimentant la bobine de l'électro-aimant 22. The stabilizer comprises a sensor 24, of any known type, poses to detect a slip of the skid in relation to the other. This sensor is placed in the electrical circuit starting from a source of electrical energy 25 and supplying the coil of the electromagnet 22.

Dès qu'un glissement est détecté, le capteur 24 ouvre le circuit, l'électro-aimant n'est excité et stabilisateur est déverrouillé. As soon as a slip is detected, the sensor 24 opens the circuit, the electromagnet is not energized and the stabilizer is unlocked.

Le stabilisateur au vent est donc un dispositif de sécurité a manque de tension puisque toute coupure accidentelle de courant agit dans le sens du déverrouillage. The wind stabilizer is therefore a safety device for lack of voltage since any accidental power cut acts in the unlocking direction.

Le capteur 24 est constitué, par exemple, par un mince fil conducteur tendu entre Zes deux patins et placé en série dans Ze circuit allant de la source 25 à Ztélectro-aimant 22. Le glissement d'un patin par rapport à l'autre entraine la rupture du fil et le déverrouiZlage des stabilisateurs. The sensor 24 is constituted, for example, by a thin conductive wire stretched between Zes two pads and placed in series in Ze circuit going from the source 25 to the electromagnet 22. The sliding of a pad relative to the other causes wire breakage and unlocking of stabilizers.

Le capteur 24 pourrait être constitué également par deux contacts électriques liés à chacun des deux patins, le glissement des patins entraînant le décalage des deux contacts et l'ouverture du circuit. The sensor 24 could also consist of two electrical contacts linked to each of the two pads, the sliding of the pads causing the offset of the two contacts and the opening of the circuit.

Le fonctionnement est Ze suivant:
En réglant la pression du fluide qui alimente Ze vérin 20 on règle la poussée verticale N du vérin et donc la pression p qui s'exerce entre tes deux faces en contact suivant la surface de frottement 17. The operation is as follows:
By adjusting the pressure of the fluid which supplies Ze jack 20, the vertical thrust N of the jack is adjusted, and therefore the pressure p which is exerted between your two faces in contact along the friction surface 17.

Tant que la poussée horizontale T due au vent ou a tout autre cause ne dépasse pas un seuil To égal a N X f, f étant le coefficient de frottement des garnitures 18a et 18b, Zes deux patins ne peuvent pas glisser et le bâtiment est solidarisé avec l'assise. As long as the horizontal thrust T due to the wind or to any other cause does not exceed a threshold To equal to NX f, f being the coefficient of friction of the linings 18a and 18b, Zes two pads can not slide and the building is secured with the seat.

Au moment d'un tremblement de terre, le déplacement de Z'assise entraine des efforts tranchants élevés, qui dépassent largement To, et les stabilisateurs au vent se déverrouillent. rendant au bâtiment sa liberté de déplacement horizontal. At the time of an earthquake, the movement of Z'assise causes high shear forces, which greatly exceed To, and the wind stabilizers are unlocked. making the building free to move horizontally.

Les vérins 20 permettent donc de régler à volonté le seuil To à partir duquel Zes stabilisateurs sont déverrouillée. On peut régler ce seuil de tette sorte que le déverrouillage se produise égaZement en cas de vent très violent ou sous la poussée d'ondes de pression intenses'
L'utilisation de deux patins en contact frottant selon une surface horizontale présente l'avantage que Ze dispositif est omidirectionnel, Ze glissement se produisant quelle que soit la direction de la poussée T. The jacks 20 therefore make it possible to adjust the threshold To as from which the stabilizers are unlocked. You can adjust this threshold so that unlocking also occurs in very strong wind or under the pressure of intense pressure waves.
The use of two pads in rubbing contact along a horizontal surface has the advantage that the device is omidirectional, Ze sliding occurring regardless of the direction of the thrust T.

Le Jéverrouillage du stabilisateur présente l'avantage que le bâtiment peut se déplacer librement dans le sens horizontal pendant un tremblement de terre d'où une meilleure efficacité de la protection et qu'il retrouve sa position initiale à la fin du tremblement de terre3 sous l'effet des forces élastiques de rappel prenant naissance dans les ressorts lamellés.The stabilizer's unlocking has the advantage that the building can move freely in the horizontal direction during an earthquake, hence better protection efficiency and that it returns to its initial position at the end of the earthquake3 under the effect of elastic return forces arising in the lamellar springs.

Ce mode de réalisation est donc un mode préférentiel mais il est précisé que l'on pourrait utiZiser égaZement des stabilisateurs ne comportant pas de déverrouillage automatique. Dans ce cas, iZ faudrait ramener l'immeuble à sa position initiale après un tremblement de terre. This embodiment is therefore a preferred mode but it is specified that one could also use stabilizers which do not include automatic unlocking. In this case, iZ would have to return the building to its original position after an earthquake.

Le dispositif d patins frottants est un dispositif préférentiele
Il pourrait cependant être remplacé par d'autres dispositifs de solidarisation du bâtiment et de l'assise conçus pour résister à des efforts tranchants horizontaux inférieurs à un seuil déterminé.The friction shoe device is a preferred device
It could however be replaced by other devices for securing the building and the seat designed to withstand horizontal shearing forces below a determined threshold.

Par exemple, Zes dattes 14 et 15 pourraient être reliées entre elles par des tiges verticales comportant une piece de rupture calculée pour résister à un effort de cisaillement Limité. Dans ce cas, après un tremblement de terre, il suffirait de remplacer Zes pièces de rupture.)
Les vérins des différents stabilisateurs placés à un même niveau peuvent être alimentés en fluide sous pression par un même circuit de telle sorte que la pression de contact de tous les patins soit la même. IZ est aZors possible de n'utiliser qu'un seul clapet de décharge 21.Les détecteurs 24 sont montés en série dans le circuit d'excitation de Z'éZectro-aimant de ce clapet unique de telle sorte que le Jéverrouillage est commandé dès qu'un des stabilisateurs commence à glisser.For example, Zes dates 14 and 15 could be connected to each other by vertical rods comprising a breaking piece calculated to resist a limited shearing force. In this case, after an earthquake, it would be enough to replace the rupture parts.)
The cylinders of the various stabilizers placed at the same level can be supplied with pressurized fluid by the same circuit so that the contact pressure of all the pads is the same. It is therefore possible to use only one relief valve 21. The detectors 24 are connected in series in the excitation circuit of the electromagnet of this single valve so that the unlocking is controlled as soon as one of the stabilizers begins to slip.

Cette solution, bien que plus économique, présente l'inconvénient d'exiger des canalisations de fZuide sous pression avec les risques de fuite accrus que celà entraîne. On peut égaZement utiliser un circuit de fluide sous pression, un clapet de décharge 21 et un capteur 24 propres à chaque stabilisateur pour des raisons de meilleure sécurité de fonctionnement. This solution, although more economical, has the drawback of requiring pressurized fZuide pipes with the increased risk of leakage that this entails. It is also possible to use a pressurized fluid circuit, a relief valve 21 and a sensor 24 specific to each stabilizer for reasons of better operational safety.

Le déverrouillage de tous les stabilisateurs d'un meme niveau est alors pratiquement simultané car des que Z'un d'entre eux se déverrouille, Ze bâtiment commence à bouger et entrains le déverrouiliage des autres tabilisateurs. The unlocking of all the stabilizers of the same level is then practically simultaneous because as soon as one of them unlocks, the building begins to move and leads to the unlocking of the other tabilisers.

Les compensateurs de roulis 6 sont fixés au bâtiment de préfé rence par une seule extrémité, par exemple leur extrémité supérieure tandis que leur extrémité inférieure est posée sur une surface polie.' Ainsi, pendant Ze séisme, Zes compensateurs de roulis glissent sans subir de rotation ni d'effort de cisaillement ce qui a pour effet de limiter leur déformation élastique et d'accroître la stabilité de la structure. The roll compensators 6 are fixed to the building preferably by a single end, for example their upper end while their lower end is placed on a polished surface. Thus, during the earthquake, the roll compensators slide without undergoing rotation or shearing force, which has the effect of limiting their elastic deformation and increasing the stability of the structure.

Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifieations équivalentes pourront être apportées par l'homme de l'art aux exemples qui viennent d'être décrite. Of course, without departing from the scope of the invention, various equivalent modifications could be made by those skilled in the art to the examples which have just been described.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S - Earthquake resistant building, characterized in that it rests at least on one level, on a built up anti-semic device. at the same time, by elastic supports having a low horizontal stiffness and by wind stabilizers which horizontally join the building part supported with the seat of said anti-seismic device as long as the horizontal cutting forces remain below a determined threshold 2 - Building according to claim 1, characterized in that it comprises an anti-seismic device hovering at ground level, above the buried part of the building. ' 3 - Building according to any one of claims 1 and 2, charac terized in that it comprises at least one antisimric device located between two floors of the building '4 - Building according to any one of claims 1 to 3, characterized in what said anti-sinus device comprises, moreover, supports shock absorbers in a visco-elastic material having a factor I loss of at least 0.1 lesquele which are put in plave posterior to the construction of the building. 5 - Building according to any one of claims 7 to 4, characterized in that it comprises in the monk an enlargement located immediately above z 'one of the anti-seismic devices, which enlargement rests on elastic supports, constituting acompensator of roll during an earthquake, which are fixed to the building by a single end 6 - Anti-seismic device of a building according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is composed in combination, on the one hand springs having a high vertical stiffness and a low horizontal stiffness, the upper end of which is fixed to the building and the lower end of which is fixed to the seat and on the other hand wind stabilizers constituted by two superimposed skids, integral one of the seat and the other of the building, rubbing one against the other by the intermediary of a horizontal contact surface 7 - Device according to claim 6, characterized in that said springs are consist of a stack of layers of an elastomeric material alternating with rigid plates with ZesqueZZes Zedit elastomeric material is secured, which stacking comprises, at each of its ends, a rigid fization ptatine 8 - Device according to claim 6, characterized in that the wind stabilizers include means for controlling the pressure exerted between your faces in contact with the two skids.

9 - Device according to claim 6, characterized in that Zes stabi

Wind zisers include means for detecting slip

relative from one skate to the other and to cancel automatically

the pressure between the two pads as soon as a slip is detected.

10 - Device according to claim 8, characterized in that Z'one of

two pads of each of the wind stabilizers is connected to its

support by a vertical cylinder driven by a fluid compressed under a

adjustable pressure.

it - Device according to claims 9 and 10, characterized in that

Zedit slip detector opens the excitation circuit of a

electromagnet, the switching off of which controls the opening of a

relief valve for the compressed fZuide supplying the cylinder of said stabilizer,