WO2007104841A1 - Dome en beton et son procede de realisation - Google Patents

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WO2007104841A1
WO2007104841A1 PCT/FR2006/050221 FR2006050221W WO2007104841A1 WO 2007104841 A1 WO2007104841 A1 WO 2007104841A1 FR 2006050221 W FR2006050221 W FR 2006050221W WO 2007104841 A1 WO2007104841 A1 WO 2007104841A1
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WO
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dome
belt
base
lower belt
vertical axis
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PCT/FR2006/050221
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Inventor
Marcel Matiere
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Societe Civile De Brevets Matiere
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/32—Arched structures; Vaulted structures; Folded structures
    • E04B1/3211—Structures with a vertical rotation axis or the like, e.g. semi-spherical structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/32—Arched structures; Vaulted structures; Folded structures
    • E04B2001/327—Arched structures; Vaulted structures; Folded structures comprised of a number of panels or blocs connected together forming a self-supporting structure

Definitions

  • the present invention relates to a cover dome of a surface and its method of production.
  • the dome or cupola technique has been used to cover important circular or polygonal surfaces, for example, in a church at the crossroads of the nave and the transept.
  • a dome constitutes a half-spherical vault resting on a circular belt which, itself, can register in a square surface and rests on four walls or four pillars.
  • the vault can be closed but often forms an upper belt limiting an oculus that can be open to the sky like, for example, the Pantheon of Rome but, generally, is surmounted by a lantemon.
  • the dome can also be polygonal as, for example, in Florence, that of the church Sainte Marie des fleurs.
  • Underground construction means any construction intended to be located below the level of natural ground and covered with embankment.
  • Such buried construction delimits a volume that can be used as a storage volume, shelter, covered space for sports activities or other.
  • constructions of generally parallelepipedic shape may be made comprising a flat cover resting on walls or pillars, but this covering must rest on beams which, depending on the span, must have a relatively large height to support the loads applied, which decreases the volume below the covered area. It is also possible to make cradle arches, substantially semi-cylindrical but rather to cover rectangular surfaces, the range between supports remaining relatively small.
  • a vault a circular or polygonal surface centered on a vertical axis, for example to cover a large underground room.
  • the subject of the invention is a new rapid and economical method of producing such a dome-shaped vault extending, in a general manner, between a lower belt delimiting the surface to be covered and an upper belt pushed upwards. and delimiting a smaller area forming an oculus centered on the vertical axis of the covered area.
  • the cover consists of a plurality of prefabricated reinforced concrete elements each comprising a curved shell extending between the lower belt and the upper belt and forming a substantially trapezoidal profile of the blade having a wide lower base resting on the lower belt, a narrow upper base attached to the upper belt and two lateral sides converging upwardly between the lower base and the upper base, said prefabricated wedges being placed next to each other on the lower belt made in advance, with their lateral sides contiguous and the upper bases of said keys being secured by sealing in a reinforced concrete upper belt, cast in place after the installation of said claveaux.
  • each element forming a keystone has a half-spindle shape, the lateral sides being placed in two passing planes. by the vertical axis of the surface to be covered and forming an acute angle between them.
  • the curved shell of each chime is reinforced by at least one rib extending in a plane passing through the vertical axis of the covered surface.
  • each reinforced concrete keystone is provided, at least along the upper base, waiting frames which are embedded, after the installation of said claveaux, in the upper belt cast in place .
  • the wide bottom base of each chime can be provided with waiting reinforcement which are embedded, after the installation of the keystone, in concrete poured in place for sealing said chime with the lower belt.
  • the lower belt forms a closed annular base having a substantially flat upper face, provided with a shoulder projecting upwards and on which abuts the wide bottom base of each key, to the laying of this last.
  • This shoulder may also be constituted by the outer face of a groove with a curved bottom in which is engaged the wide bottom base of each key, the latter having a curved profile conjugated so as to form a ball joint.
  • the lower belt is formed in the bottom of a pit dug in the natural terrain and the pit is backfilled after the installation of the elements, so as to cover the dome at least partially.
  • FIG. 1 is a top view of a dome according to the invention.
  • FIG. 2 is an overall view in vertical section along a plane passing through the axis of the dome;
  • FIG. 4 is a view from below along the arrow F1 of FIG.
  • FIG. 5 and FIG. 6 are side views respectively along F2 and F3 of the element of FIG. 3; - Figure 7 is a detail view, in vertical section, of the support of an element on the lower belt.
  • FIGS. 1 and 2 show, respectively, in plan view and in axial section, a dome D according to the invention which, in this preferred example, is intended to cover a surface S centered on a vertical axis A and arranged on the bottom of a pit F, the dome D being covered with a fill R after installation.
  • the vault 1 of the dome consists of a plurality of elements 10 forming a keystone, each having a curved shell of generally trapezoidal shape, with a wide lower base 14, a narrower upper base 16 and two sides 12 which converge upwards and are placed in planes passing through the vertical axis A and between them an acute angle a.
  • the vault 1 is formed by the assembly of 34 elements which rest, by their lower bases 14, on an annular bed base 3 forming a reinforced concrete lower belt and are fixed, by their ends. 16 above, on an upper belt 2 forming a keystone and limiting an oculus 102.
  • the height H above the covered surface S may vary depending on the curvature of the vault, it may not be rigorously hemispherical but having for example, in vertical section, a basket handle profile.
  • the prefabricated elements 10 forming a keystone are identical to each other, with the possible exception of certain elements making it possible to provide entry orifices in the interior volume delimiting the vault 1 and the floor 4 which covers the bottom of the excavation F. .
  • a key element 10 is a unitary unitary element made of prefabricated reinforced concrete.
  • the element is designed to cover about half of the span of the vault 1 to be made, that is, the distance between the bases 14 of two elements 10a, 10b diametrically opposite on either side of the axis A and forming with the keystone 2, the entire arcuate section of the arch along an axial plane
  • Such a key element 10 is shown in isolation in FIGS. 3 to 6.
  • the element 10 is represented as it is at the output of the manufacturing molds, without taking into account the stresses applied in service, such element being relatively deformable.
  • Each element 10 has a portion 20 forming an outer shell, and at least one portion 40 forming a rib for internally reinforcing the shell 20.
  • the rib 40 could be disposed externally to the shell 20 .
  • the number and dimensions of the prefabricated elements 1 are determined so that each element, given its range, can be handled and placed by a crane of the type usually used on public works sites but also , taking into account the aesthetic aspect of the vault inside the dome when it is buried.
  • the dome is formed of 34 tapered elements 10 having an opening angle (a) of about 10.5 °. The number of elements and their angles of opening will therefore depend on the diameter of the surface S to be covered, the height H that it is desired to give to the dome, as well as the prefabrication molds available and the possibilities of lifting.
  • the shell 20 of each element has a cylindrical shape with generatrices parallel to a horizontal axis, the lower bases 14 being rectilinear.
  • the dome 1 thus has a polygonal horizontal section but substantially circular when the number of elements is important.
  • the dome 1 may have facets on its outer face.
  • each base element 10 must have a reasonable weight allowing its routing and handling on the construction site for the realization of the dome. For example, for a height of 7 m and a radius of 10 m, the weight of each base member shown in Figures 1 to 3, will be about 20 tons.
  • the outer face 26 of the shell 20 is substantially smooth. It comprises a plurality of anchoring members 17 sealed in the thickness of the shell 20 and on either side of the center of gravity to allow attachment by slings of the base member 10 to means handling such as crane hooks and lifting in a rectified position allowing the installation of the base 14 on the lower belt 3, and the deposition of the upper part 16 on a temporary scaffold not shown.
  • the inner face 28 of the shell 20 is provided with a rib 40 extending along the median axial plane of said key element 10.
  • the rib 40 may have a slightly trapezoidal cross-section. , widening towards the inner face 28 of the shell 20.
  • the dome 1 may have, in vertical section, a basket-loop-type profile comprising two tangentially connected arcs of circle having different radii of curvature, respectively an upper arc of greater radius R1, whose center C1 may be placed substantially vertically to the upper end 16 of the element 10 when the latter has been put in place, and a lower arc of smaller radius R2 which is connected tangentially to the upper arc, the centers of curvature C1 and C2 being aligned along a radius common to the point of tangency of the two arcs.
  • each element 10 is supported, by its lower end 14, on the lower belt 3, following a substantially vertical support plane.
  • the anchoring points of the slings are arranged so that each element, after demolding, can be suspended in a position corresponding substantially to the shape of the dome.
  • Each element is then placed on the lower belt 3 by its lower base 14 and comes to rest, by its upper end 16, on a not shown scaffold which was built on the surface to cover S.
  • This scaffolding can consist of pillars or vertical frames connected to each other by bracing elements and can be realized as and when the progress of construction.
  • the elements 10 are thus laid with their lateral sides 12 contiguous, so as to gradually form the vault of the dome, their upper ends 16 aligned limiting a circular orifice which is closed by a formwork placed on the scaffolding and on which is placed a cage reinforcement, preferably prefabricated, corresponding to the shape to be given to the upper belt 2.
  • Each element forming a keystone 10 is made of reinforced concrete and has at its upper end 16, waiting irons 15 which are interlocked in the reinforcement of the belt 2. This can then be cast and, after setting, forms a keystone solidarisant all the upper ends 16 of the elements 10.
  • each element 10 is rounded to form a cylindrical spherical convex profile which engages in a profile groove 35 concave concave formed on the upper face 32 of the lower belt 3.
  • the lower end 41 of the rib 40 is tapered so as not to hinder the establishment of the end 14 in the groove 35 and further allow the installation on the ground of an element 10 resting on its wide end 14 without the risk of damaging and cracking the concrete of the rib.
  • the dome D is buried, the lower belt 3 being formed on the bottom of a pit F.
  • the lower belt 3 can be cast in place, in a formwork or, possibly, a trench dug in the ground, its dimensions and its reinforcement being determined according to the loads to bear, in particular those of the embankment R which covers the dome D.
  • the upper face 32 of the bed base 3 is provided with a concave groove 35 in which is engaged the end 14 of each element, the vertical outer face of this groove being extended upwardly by a shoulder 33 on which can come abut the end 14 to be guided, at the laying of the element, to engage in the groove 35.
  • This groove 35 extends over the entire circumference of the annular base formed by the lower belt 3. To avoid stress concentrations, when the base 14 of each element is rectilinear, the groove 35 may have a corresponding polygonal shape so that the end 14 of each element 10 bears laterally over its entire width.
  • the elements 10 forming adjacent bells are disposed edge to edge with, preferably, interposition of a seal which may be, for example, placed in a groove formed along each side 12 of an element 10.
  • a seal which may be, for example, placed in a groove formed along each side 12 of an element 10.
  • the method according to the invention makes it possible to easily achieve, quickly and economically, domes of circular or polygonal shape that can cover a surface having a diameter of more than 20 meters and a height of 5 to 10 meters.
  • the vault thus produced has a particularly aesthetic appearance thanks to its basket handle shape and ribs arranged in a star. It is thus possible to produce, for example, an exhibition hall, a gym, or a swimming pool, the natural light being able to penetrate through the upper orifice 102 which can be open to the sky or covered with a canopy or a window. lantemon.
  • the shape of the dome depends on the number of clavel elements and can be semi-spherical or faceted.
  • the lower belt 3 can be arranged at the top of a wall, or rest on spaced pillars.
  • each element forming a keystone
  • a ball joint which facilitates the installation of the element and allows to give the entire dome a relative flexibility under the load embankment but the dome could also be sealed, at the base, in the bed frame 3, the lower ends 14 being provided with reinforcement waiting to be embedded in concrete cast in place.
  • These reinforcements pending can, moreover, be rigid enough to allow the installation of the element on the bed base, before sealing by pouring concrete into a suitable formwork.
  • the bottom of the pit F is covered with a flat floor 4 but it could have any suitable shape, possibly dug in the ground, for example for a gym, swimming pool or a theater.

Abstract

Réalisation d'un dôme de couverture d'une surface (S, 4) comportant une ceinture inférieure (3) , une ceinture supérieure (2) , et une couverture (1 ) en forme de dôme incurvé. La couverture (1 ) est constituée d'éléments préfabriqués (10) en béton armé formant chacun un claveau (10) à profil sensiblement trapézoïdal ayant une base inférieure large (14) reposant sur la ceinture inférieure (3) , une base supérieure étroite (16) fixée sur la ceinture supérieure (2) et deux côtés latéraux (12) convergeant vers le haut, lesdits claveaux préfabriqués (10) étant posés l'un à côté de l'autre sur la ceinture inférieure (3) réalisée à l'avance et leurs bases supérieures (16) étant solidarisées par scellement dans une ceinture supérieure (2) coulée en place après la pose desdits claveaux (10) . Un tel dôme peut être enterré sous un remblai et permet de couvrir une salle de grandes dimensions .

Description

Dôme en béton et son procédé de réalisation
La présente invention a pour objet un dôme de couverture d'une surface et son procédé de réalisation.
Depuis longtemps, en architecture, on utilise la technique du dôme ou coupole, pour couvrir des surfaces importantes de forme circulaire ou polygonale, par exemple, dans une église, à la croisée de la nef et du transept.
Généralement, un dôme constitue une voûte demi-sphérique reposant sur une ceinture circulaire qui, elle-même, peut s'inscrire dans une surface carrée et repose sur quatre murs ou quatre piliers. A la partie supérieure, la voûte peut être fermée mais, souvent, elle forme une ceinture supérieure limitant un oculus qui peut être à ciel ouvert comme, par exemple, au Panthéon de Rome mais, généralement, est surmonté d'un lantemon. En section horizontale, le dôme peut aussi être polygonal comme, par exemple, à Florence, celui de l'église Sainte Marie des fleurs.
La technique du dôme a été utilisée jusqu'au 19eme siècle, éventuellement pour des bâtiments civils mais, toujours, pour recouvrir de grandes surfaces et, depuis un certain temps, ce mode de construction est devenu assez rare.
Jusqu'à présent, cependant, on utilisait les techniques de construction classiques, soit en maçonnerie, soit en construction métallique, pour la réalisation des dômes.
Or, l'inventeur a eu l'idée que certaines techniques de construction par éléments préfabriqués, prévues pour réaliser de façon rapide et économique des structures voûtées de grande portée recouvertes d'un remblai, pourraient être mises à profit pour renouveler la construction des dômes, en particulier, pour réaliser des salles enterrées.
En effet, pour diverses raisons, telles que la conservation de l'environnement, l'encombrement au niveau du sol etc , il est parfois nécessaire de réaliser des constructions enterrées. Par construction enterrée, il faut entendre toute construction destinée à être située en dessous du niveau du terrain naturel et recouverte d'un remblai. Une telle construction enterrée délimite un volume pouvant être utilisé en tant que volume de stockage, abri, espace couvert pour des activités sportives ou autres.
Pour cela, on peut réaliser des constructions de forme globalement parallélépipédique comportant une couverture plane reposant sur des murs ou des piliers mais cette couverture doit reposer sur des poutres qui, selon la portée, doivent avoir une hauteur relativement importante pour supporter les charges appliquées, ce qui diminue le volume au-dessous de la surface couverte. On peut aussi réaliser des voûtes en berceau, sensiblement demi- cylindriques mais plutôt pour couvrir des surfaces rectangulaires, la portée entre appuis restant relativement réduite.
Or, dans certains cas, il peut être utile de recouvrir d'une voûte une surface circulaire ou polygonale centrée sur un axe vertical, par exemple pour recouvrir une grande salle souterraine.
L'invention a pour objet un nouveau procédé rapide et économique de réalisation d'une telle voûte en forme de dôme s'étendant, d'une façon générale, entre une ceinture inférieure délimitant la surface à couvrir et une ceinture supérieure écartée vers le haut et délimitant une surface plus réduite formant un oculus centré sur l'axe vertical de la surface couverte.
Conformément à l'invention, la couverture est constituée d'une pluralité d'éléments préfabriqués en béton armé comportant chacun une coque incurvée s'étendant entre la ceinture inférieure et la ceinture supérieure et formant un claveau à profil sensiblement trapézoïdal ayant une base inférieure large reposant sur la ceinture inférieure, une base supérieure étroite fixée sur la ceinture supérieure et deux côtés latéraux convergeant vers le haut entre la base inférieure et la base supérieure, lesdits claveaux préfabriqués étant posés l'un à côté de l'autre sur la ceinture inférieure réalisée à l'avance, avec leurs côtés latéraux jointifs et les bases supérieures desdits claveaux étant solidarisées par scellement dans une ceinture supérieure en béton armé, coulée en place après la pose desdits claveaux.
De préférence, chaque élément formant claveau a une forme en demi-fuseau, les côtés latéraux étant placés dans deux plans passant par l'axe vertical de la surface à couvrir et faisant entre eux un angle aigu.
De façon particulièrement avantageuse, la coque incurvée de chaque claveau est renforcée par au moins une nervure s'étendant dans un plan passant par l'axe vertical de la surface couverte.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la coque incurvée de chaque claveau en béton armé est munie, au moins le long de la base supérieure, d'armatures en attente qui sont noyées, après la pose desdits claveaux, dans la ceinture supérieure coulée en place. De même, la base inférieure large de chaque claveau peut être munie d'armatures en attente qui sont noyées, après la pose du claveau, dans du béton coulé en place pour le scellement dudit claveau avec la ceinture inférieure.
Cependant, selon une autre caractéristique préférentielle, la ceinture inférieure forme un sommier annulaire fermé ayant une face supérieure sensiblement plane, munie d'un épaulement faisant saillie vers le haut et sur lequel vient buter la base inférieure large de chaque claveau, à la pose de ce dernier.
Cet épaulement peut aussi être constitué par la face externe d'une rainure à fond courbe dans laquelle vient s'engager la base inférieure large de chaque claveau, celle-ci ayant un profil courbe conjugué de façon à former une articulation à rotule.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la ceinture inférieure est ménagée dans le fond d'une fosse creusée dans le terrain naturel et la fosse est remblayée après la pose des éléments, de façon à recouvrir le dôme au moins partiellement.
D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention apparaîtront dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. Sur ces dessins :
- la figure 1 est une vue de dessus d'un dôme selon l'invention;
- la figure 2 est une vue d'ensemble en coupe verticale selon un plan passant par l'axe du dôme ;
- la figure 3 est une vue de côté d'un élément formant claveau; - la figure 4 est une vue de dessous selon la flèche F1 de la figure 3
- la figure 5 et la figure 6 sont des vues de côté, respectivement, selon F2 et selon F3, de l'élément de la figure 3 ; - la figure 7 est une vue de détail, en coupe verticale, de l'appui d'un élément sur la ceinture inférieure.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté, respectivement, en vue de dessus et en coupe axiale, un dôme D selon l'invention qui, dans cet exemple préférentiel, est destiné à recouvrir une surface S centrée sur un axe vertical A et ménagée sur le fond d'une fosse F, le dôme D étant recouvert d'un remblai R après la pose.
D'une façon générale, la voûte 1 du dôme est constituée d'une pluralité d'éléments 10 formant claveau, comportant chacun une coque incurvée de forme générale trapézoïdale, avec une base inférieure large 14, une base supérieure plus étroite 16 et deux côtés latéraux 12 qui convergent vers le haut et sont placés dans des plans passant par l'axe vertical A et faisant entre eux un angle aigu a.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, la voûte 1 est formée par l'assemblage de 34 éléments qui reposent, par leurs bases inférieures 14, sur un sommier annulaire 3 formant une ceinture inférieure en béton armé et sont fixés, par leurs extrémités supérieures 16, sur une ceinture supérieure 2 formant une clé de voûte et limitant un oculus 102. La hauteur H au-dessus de la surface couverte S peut varier selon la courbure de la voûte, celle-ci pouvant ne pas être rigoureusement hémisphérique mais ayant, par exemple, en coupe verticale, un profil en anse de panier.
Les éléments préfabriqués 10 formant claveau sont identiques les uns aux autres, à l'exception éventuellement de certains éléments permettant de ménager des orifices d'entrée dans le volume intérieur 5 délimitant la voûte 1 et le plancher 4 qui recouvre le fond de la fouille F.
Un élément formant claveau 10 est un élément unitaire monobloc en béton armé préfabriqué. L'élément est conçu pour couvrir environ la moitié de la portée de la voûte 1 à réaliser, c'est-à-dire la distance entre les bases 14 de deux éléments 10a, 10b diamétralement opposés de part et d'autre de l'axe A et formant avec la clé de voûte 2, la totalité de la section en arc de la voûte selon un plan axial
Un tel élément formant claveau 10 est représenté isolément sur les figures 3 à 6. Sur ces figures, l'élément 10 est représenté tel qu'il se présente en sortie des moules de fabrication, sans tenir compte des contraintes appliquées en service, un tel élément étant relativement déformable.
Chaque élément 10 comporte une partie 20 formant une coque extérieure, et au moins une partie 40 formant une nervure destinée à renforcer intérieurement la coque 20. En variante, par exemple pour des raisons esthétiques, la nervure 40 pourrait être disposée extérieurement à la coque 20.
D'une façon générale, le nombre et les dimensions des éléments préfabriqués 1 sont déterminés de façon que chaque élément, compte tenu de sa portée, puisse être manipulé et posé par une grue du type habituellement utilisée sur les chantiers de travaux publics mais, aussi, en tenant compte de l'aspect esthétique de la voûte à l'intérieur du dôme lorsque celui-ci est enterré. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, le dôme est formée de 34 éléments fuselés 10 ayant un angle d'ouverture (a) d'environ 10,5°. Le nombre d'éléments et leurs angles d'ouverture dépendront, donc, du diamètre de la surface S à couvrir, de la hauteur H que l'on souhaite donner au dôme, ainsi que des moules de préfabrication dont on dispose et des possibilités de levage.
Normalement, la coque 20 de chaque élément présente une forme cylindrique à génératrices parallèles à un axe horizontal, les bases inférieures 14 étant rectilignes. Le dôme 1 présente donc une section horizontale polygonale mais pratiquement circulaire lorsque le nombre d'éléments est important.
Cependant, si le nombre d'éléments est faible, le dôme 1 peut présenter des facettes sur sa face externe. On peut même envisager de couvrir une surface carrée avec un dôme à quatre faces incurvées.
D'une façon générale, chaque élément de base 10 doit avoir un poids raisonnable permettant son acheminement et sa manipulation sur le chantier pour la réalisation du dôme. Par exemple, pour une hauteur de 7 m et un rayon de 10 m, le poids de chaque élément de base représenté sur les figures 1 à 3, sera d'environ 20 tonnes.
La face extérieure 26 de la coque 20 est essentiellement lisse. Elle comporte une pluralité d'organes d'ancrage 17 scellés en creux dans l'épaisseur de la coque 20 et de part et d'autre du centre de gravité pour permettre la fixation par des élingues de l'élément de base 10 à des moyens de manutention tels que des crochets de grue et son soulèvement dans une position redressée permettant la pose de la base 14 sur la ceinture inférieure 3, et le dépôt de la partie supérieure 16 sur un échafaudage provisoire non représenté.
Comme indiqué précédemment, la face intérieure 28 de la coque 20 est munie d'une nervure 40 s'étendant le long du plan axial médian dudit élément formant claveau 10. Comme le montre la figure 6, la nervure 40 peut avoir une section légèrement trapézoïdale, allant en s'élargissant en direction de la face intérieure 28 de la coque 20.
Comme indiqué plus haut, le dôme 1 peut avoir, en section verticale, un profil du type en anse de panier comportant deux arcs de cercle se raccordant tangentiellement et ayant des rayons de courbure différents, respectivement un arc supérieur de grand rayon R1 , dont le centre C1 peut être placé sensiblement à la verticale de l'extrémité supérieure 16 de l'élément 10 lorsque celui-ci a été mis en place, et un arc inférieur de plus faible rayon R2 qui se raccorde tangentiellement à l'arc supérieur, les centres de courbure C1 et C2 étant alignés suivant un rayon commun au point de tangence des deux arcs.
Après la pose, chaque élément 10 prend appui, par son extrémité inférieure 14, sur la ceinture inférieure 3, suivant un plan d'appui sensiblement vertical. Comme indiqué plus haut, les points d'ancrage des élingues sont disposés de façon que chaque élément, après démoulage, puisse être suspendu dans une position correspondant sensiblement à la forme du dôme. Chaque élément est alors posé sur la ceinture inférieure 3 par sa base inférieure 14 et vient reposer, par son extrémité supérieure 16, sur un échafaudage non représenté qui a été construit sur la surface à couvrir S. Cet échafaudage peut être constitué de piliers ou de cadres verticaux reliés les uns aux autres par des éléments de contreventement et peut être réalisé au fur et à mesure de l'avancement de la construction. Les éléments 10 sont ainsi posés avec leurs côtés latéraux 12 jointifs, de façon à former progressivement la voûte du dôme, leurs extrémités supérieures 16 alignées limitant un orifice circulaire qui est fermé par un coffrage posé sur l'échafaudage et sur lequel est placée une cage de ferraillage, de préférence préfabriquée, correspondant à la forme à donner à la ceinture supérieure 2. Chaque élément formant claveau 10 est réalisé en béton armé et comporte, à son extrémité supérieure 16, des fers en attente 15 qui viennent s'imbriquer dans le ferraillage de la ceinture 2. Celle-ci peut alors être coulée et, après la prise, forme une clé de voûte solidarisant l'ensemble des extrémités supérieures 16 des éléments 10.
Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur les figures et en détail sur la figure 7, l'extrémité inférieure 14 de chaque élément 10 est arrondie de façon à former une rotule cylindrique à profil convexe qui vient s'engager dans une rainure 35 à profil concave conjugué, ménagée sur la face supérieure 32 de la ceinture inférieure 3. De plus, l'extrémité inférieure 41 de la nervure 40 est biseautée pour ne pas gêner la mise en place de l'extrémité 14 dans la rainure 35 et, en outre, permettre la pose sur le sol d'un élément 10 reposant sur son extrémité large 14 sans risquer de détériorer et de fissurer le béton de la nervure. De préférence, le dôme D est enterré, la ceinture inférieure 3 étant ménagée sur le fond d'une fosse F.
La ceinture inférieure 3 peut être coulée en place, dans un coffrage ou, éventuellement, une tranchée creusée dans le sol, ses dimensions et son ferraillage étant déterminés en fonction des charges à supporter, en particulier celles du remblai R qui recouvre le dôme D.
Comme indiqué plus haut, la face supérieure 32 du sommier 3 est munie d'une rainure concave 35 dans laquelle vient s'engager l'extrémité 14 de chaque élément, la face externe verticale de cette rainure étant prolongée vers le haut par un épaulement 33 sur lequel peut venir buter l'extrémité 14 afin d'être guidée, à la pose de l'élément, pour s'engager dans la rainure 35.
Cette rainure 35 s'étend sur toute la circonférence du sommier annulaire formé par la ceinture inférieure 3. Pour éviter des concentrations de contraintes, lorsque la base 14 de chaque élément est rectiligne, la rainure 35 peut avoir une forme polygonale correspondante de façon que l'extrémité 14 de chaque élément 10 prenne appui latéralement sur toute sa largeur.
Grâce à cette forme en rotule de l'extrémité 14, il est possible de placer les points d'ancrage de façon que, à la pose, l'élément 10 soit légèrement redressé et pivote légèrement autour de son articulation inférieure 14 pour venir reposer sur l'échafaudage.
Les éléments 10 formant des claveaux adjacents sont disposés bord à bord avec, de préférence, interposition d'un joint d'étanchéité qui peut être, par exemple, placé dans une rainure ménagée le long de chaque côté 12 d'un élément 10. Cependant, on peut aussi réaliser une couverture d'étanchéité globale après la pose des éléments.
Le procédé selon l'invention permet de réaliser facilement, de façon rapide et économique, des dômes de forme circulaire ou polygonale pouvant recouvrir une surface ayant un diamètre de plus de 20 mètres et sur une hauteur de 5 à 10 mètres.
Il est à noter que la voûte ainsi réalisée présente un aspect particulièrement esthétique grâce à sa forme en anse de panier et aux nervures disposées en étoile. On peut ainsi réaliser, par exemple, une salle d'exposition, une salle de sport, ou une piscine, la lumière naturelle pouvant pénétrer par l'orifice supérieur 102 qui peut être à ciel ouvert ou recouvert d'une verrière ou d'un lantemon.
Bien que l'invention ait été décrite en référence à un mode de réalisation particulier, elle n'est nullement limitée à ce mode de réalisation et couvre tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons qui entrent dans le cadre de protection de l'invention.
En particulier, comme on l'a indiqué plus haut, la forme du dôme dépend du nombre d'éléments formant claveau et peut être semi- sphérique ou à facettes. D'autre part, en raison de la grande résistance aux contraintes, même pour une épaisseur de coque relativement réduite et de la relative souplesse des éléments formant claveaux, il est possible de réaliser avantageusement des dômes enterrés mais, bien entendu, la même technique pourrait être utilisée pour un dôme extérieur, la ceinture inférieure 3 pouvant être ménagée à la partie supérieure d'un mur, ou bien reposer sur des piliers espacés.
Par ailleurs, il est avantageux de prévoir, à la base de chaque élément formant claveau, une articulation à rotule qui facilite la pose de l'élément et permet de donner à l'ensemble du dôme une relative souplesse sous la charge du remblai mais le dôme pourrait aussi être scellé, à la base, dans le sommier 3, les extrémités inférieures 14 étant munies d'armature en attente pouvant être noyées dans du béton coulé en place. Ces armatures en attente peuvent, d'ailleurs, être assez rigides pour permettre le pose de l'élément sur le sommier, avant de le sceller par coulée de béton dans un coffrage approprié.
D'autre part, dans l'exemple représenté, le fond de la fosse F est recouvert d'un plancher plan 4 mais il pourrait présenter toute forme appropriée, éventuellement creusée dans le sol, par exemple pour une salle de sport, une piscine ou une salle de spectacle.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dôme de couverture d'une surface (S, 4) centrée sur un axe (A) sensiblement vertical, comportant une ceinture inférieure (3) délimitant ladite surface (S, 4) à couvrir, une ceinture supérieure (2) écartée vers le haut, délimitant une surface plus réduite formant un oculus (102) centré sur ledit axe vertical (A), et une couverture (1) en forme de dôme incurvé, s'étendant entre la ceinture inférieure (3) et la ceinture supérieure (2), caractérisé par le fait que la couverture (1 ) est constituée d'une pluralité d'éléments préfabriqués (10) en béton armé comportant chacun une coque incurvée (20) s'étendant entre la ceinture inférieure (3) et la ceinture supérieure (2) et formant chacun un claveau (10) à profil sensiblement trapézoïdal ayant une base inférieure large (14) reposant sur la ceinture inférieure (3), une base supérieure étroite (16) fixée sur la ceinture supérieure (2) et deux côtés latéraux (12) convergeant vers le haut entre la base inférieure (3) et la base supérieure (14), lesdits claveaux préfabriqués (10) étant posés l'un à côté de l'autre sur la ceinture inférieure (3), avec leurs côtés latéraux (12) jointifs, et les bases supérieures (16) desdits claveaux (10) étant solidarisées par scellement dans une ceinture supérieure (2) en béton armé, coulée en place après la pose desdits claveaux (10).
2. Dôme selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que chaque élément (10) formant claveau a une forme en demi-fuseau, les côtés latéraux (12) étant placés dans deux plans passant par l'axe vertical (A) de la surface (S, 4) à couvrir et faisant entre eux un angle aigu (a).
3. Dôme selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la coque incurvée (20) de chaque claveau (10) est renforcée par au moins une nervure (40) s'étendant dans un plan passant par l'axe vertical (A) de la surface couverte (4).
4. Dôme selon l'une des revendications 1 , 2, 3, caractérisé par le fait que la coque incurvée (20) de chaque claveau en béton armé (10) est munie, au moins le long de la base supérieure (16), d'armatures en attente (15) qui sont noyées, après la pose desdits claveaux (10), dans la ceinture supérieure (2) coulée en place.
5. Dôme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la coque incurvée (20) de chaque claveau (10) présente, dans un plan passant par l'axe vertical (A) de la surface couverte (4), un profil en anse de panier avec au moins deux arcs de cercle se raccordant tangentiellement et ayant des rayons de courbure (R1 , R2) différents.
6. Dôme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la base inférieure large (14) de chaque claveau (10) est en forme d'arc de cercle centré sur l'axe vertical (A) de la surface couverte.
7. Dôme selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la base inférieure large (14) de chaque claveau (10) est rectiligne, le dôme (1 ) ayant, en section transversale à l'axe vertical, un profil polygonal.
8. Dôme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la base inférieure large (14) de chaque claveau (10) est munie d'armatures en attente qui sont noyées, après la pose du claveau, dans du béton coulé en place pour le scellement dudit claveau (10) avec la ceinture inférieure (3).
9. Dôme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la ceinture inférieure (3) forme un sommier annulaire fermé ayant une face supérieure (32), munie d'un épaulement (33) s'étendant vers le haut et sur lequel vient buter la base inférieure large (14) de chaque claveau (10), à la pose de ce dernier.
10. Dôme selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la ceinture inférieure (3) forme un sommier annulaire fermé ayant une face supérieure (32) sur laquelle est ménagée une rainure à fond courbe (35) dans laquelle vient s'engager la base inférieure large (14) de chaque claveau (10), celle-ci ayant un profil courbe conjugué de façon à former une articulation à rotule.
11. Dôme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la ceinture inférieure (3) est ménagée dans le fond d'une fosse (F) creusée dans le terrain naturel et que la fosse (F) est remblayée après la pose des éléments (10) de façon à recouvrir le dôme (1 ) au moins partiellement.
12. Procédé de réalisation d'un dôme (D) couvrant une surface (S, 4) centrée sur un axe vertical (A), caractérisé par les étapes suivantes :
- réalisation par coulée en place d'une ceinture inférieure (3) en béton délimitant la surface (S, 4) à couvrir ; - réalisation d'une pluralité d'éléments préfabriqués (10) en béton armé formant chacun un claveau comportant une coque incurvée (20) de profil sensiblement trapézoïdal avec une base large (14), une base étroite (16) et deux côtés latéraux convergeants (12) placés dans des plans faisant entre eux un angle (a) ; - approvisionnement de claveaux préfabriqués (10) en nombre voulu sur le site de construction ;
- pose des claveaux (10) l'un à côté de l'autre, avec leurs côtés latéraux (12) jointifs, chaque claveau reposant par sa base large (14) sur la ceinture inférieure (3) et par son extrémité supérieure (16) sur un moyen de support provisoire ;
- mise en place d'un coffrage fermant le fond de l'orifice supérieur ménagé par les bases étroites (16) alignées de l'ensemble des claveaux (10) ;
- réalisation par coulée en place, d'une ceinture supérieure (2) en béton armé, dans laquelle sont scellées les extrémités supérieures (16) des claveaux (10) ;
- retrait du moyen de support provisoire après la prise et le durcissement du béton de la ceinture supérieure (2).
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