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Title:
VIBRATION DAMPING SYSTEM AND EARTHQUAKE-RESISTANT DEVICE FOR DETACHED CONSTRUCTIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/003264
Kind Code:
A1
Abstract:
A device for separating the foundations of a construction from the construction itself. The device provides non-negligible damping of seismic oscillation and consists of a structural platform (A) supporting the construction (B), a sufficient number of suitably distributed suspension systems (C) to support the weight of the whole construction, and posts (D) secured to base plates (E). The suspension systems (C) are freely arranged inside a tapering space, and the finished ground level (F) is irrelevant. The device is particularly suitable for detached houses in earthquake zones.

Inventors:
SAILLARD GUY (FR)
Application Number:
PCT/FR1996/001038
Publication Date:
January 30, 1997
Filing Date:
July 03, 1996
Export Citation:
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Assignee:
SARI SOC (FR)
SAILLARD GUY (FR)
International Classes:
E04B1/34; E04H9/02; (IPC1-7): E04H9/02; E04B1/34
Foreign References:
GB2248460A1992-04-08
DE2323815A11974-11-28
US5058338A1991-10-22
US4033078A1977-07-05
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Claims:
1. REVENDICATIONS Dispositif pour la réalisation de constructions individuelles résistantes aux oscillations sismiques , caractérisé par une plateforme structurelle A de forme Quelconque supportant une construction B et reliée au sol oar l 'intermédiaire de suspensions C en nombre indifférent mobiles à l 'intérieur d'un cône d'évolution de demi angle au sommet o^ et de poteaux D ancrés dans le sol ou assujettis aux socles E .
2. Dispositif selon la revendication 1) caractérisé par un non parallélisme des suspensions C en position de repos ; La divergence ou la convergence de ces suspensions créant alors un amortissement complémentaire de l 'oscillation .
3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2 caractérisé par la mise en place de tous dispositifs d'amortissement complémentaires V entre A et D .
4. Dispositif selon l 'une quelconque des revendications 1 à 3 ci dessus caractérisé par une inclinaison des poteaux D , permettant un degré de liberté de la plateforme A équivalent à un cône de 1/2 angle au sommet θ( 5) Dispositif selon l 'une quelconque des revendications Dispositif selon l 'une quelconque des revendications 1 à 6 ci dessus caractérisé par le positionnement des poteaux D à l 'intérieur du polygone de la plateforme A , Dispositif selon l 'une quelconque des revendications 1 à 7 ci dessus caractérisé par un positionnement de la plateforme A au dessus de la construction B .
5. Dispositif selon l 'une quelconque des revendications 1 à 8 ci dessus caractérisé par l 'assujettissement des poteaux D à une armature W posée sur le sol .
Description:
SYSTEME D'AMORTISSEMENT DE VIBRATIONS DISPOSITIF ANTI SISMIQUE POUR CONSTRUCTIONS INDIVIDUELLES

Domaine technioue : L'invention ci-aorès est destinée à 1 a réal i sati on de maisons individuelles résistantes aux oscillations sisπiαues

Etat de la technioue antérieure Dans ce donaine , de nombreuses techniques existent oour la construction d ' imneubl es ou d'ouvraqes d'art . Toutes ces techniσues consisstent à réaliser des systèmes d * amorti ssements soit

iπinalité de l 'invention ci -jointe est de dissocier la construction proprement dite ( maison-habitation ) du sol au dessus duquel elle est construite . La construction ( maison-habitation ) est en effet solidaire d'une plateforme structurelle ne touchant pas le sol . Cette plateforme est alors reliée au sol nar un système de suspension intermédiaire , mobile dans . l 'esoace , réalisant ainsi l 'amortissement anti -si smique souhaité .

Lors de secousses sismiαues , l 'amortissement énerαétique se fait par oscillation de la Dlateforme supportant la construction . La construction proprement dite ( maison-habitation ) ayant la plateforπe structurelle comme système référentiel n'est donc pas soumise directement aux secousses sismiques et pourra donc être réalisée en matériaux plus légers , n'ayant pas à résister à des contraintes de déformation trop importantes .

FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)

d essins annexas Pl anche 1 /5 ue sch≈πatiπue de l'ensemble Construction lateforme . Suspension .

D lanch; 2/5 rinci p e et éléments constitutifs d'un ncraqe de suspension .

D 1 ancne ?/5 iaαramπe des forces . 0 1 anche 4/5 ariantes d'éouioement et de géométrie lanche 5/5 usoensions encastrées et poteaux verticaux Pl anche 5/5 utre oositionnement de la construction . ystème d'ancraoe indéoendant du sol .

Exposé détaillé :

!) Desc<"iotif d'ensemble : L'ensemble se compose d'une p lateforme A , de forme quelconoue, supportant la construction H , de systèmes ne suspension C en nombre et ré p artition suffisants pour supporter le poids de l'ensemble et de ooteaux D assujettis sur des socles E . le niveau du sol final F est indifférent .( &1 1/5 fig 1)

II) Principe : Le degré de liberté et d'amortissement de 1 a vi brati on est obtenu en désol i darisant la plateforme A suoportant la construction B, de l 'ensemble sol F incluant les Doteaux D et 1es socles E . La liaison des deux ensembles est obtenue oar 1 'intermédi ai re des susoensions C , articulées au ooint 0 sur 1es poteaux π et au point Q sur la Dlateforme A . La limite de 1iberté est di rectenent dépendante du diamétre φ 1 aissé libr a et de 1 a hauteur H entre 0 et G L'évolution dynamique du point G se fait donc à 1 'intérieur d'un cδne de centre 0 et de demi-angle au sommet 0( . La seu1e position d ' é quilibre stable de la pl ateforme A est obtenue 1 orsque le point G est à la verticale du point 0. L'angle Q( maximum est tel que sin θ( = φ / 2H ( planche 2/6 , fig 2

III) calcul : L'ensemble est en équilibre stable lorsque le poids P total de l'ensemble plateforme A + construction B est à sa position la plus basse par rapport au sol .

FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)

Lorsαue la plateforme s'écarte de sa position d'éαuilibre stable , le ooids ° se décompose en un effort de tension

T appliπué sur les suspensions et une force de rappel R oui ramène l 'ensemble vers sa position d'équilibre . si l 'anπle o< est tel αue sin tf = φ /2H on aura : R = P x tn <rf et h = H ( 1 - cos o( )

L'ensemble est donc capable d'absorber une ^nerqie correspondant à la différence d'éneroie potentielle entre les niveaux ni et n2 .

Soit : E ( joules ) = D ( newtons ) x h ( métrés )

( planche 3/6 , fi q 3 )

V) Eléments constitutifs :

Les éléments A , D et C seront réalisés dans tout matériau résistant et répondant aux critères de résistance ci -dessus .

Les suspensions C pouront être réalisées en acier plein , en câble , en chaîne , en cordage ou en fibres résistantes en incluant sur leur longueur H un dispositif de réglage de longueur genre ridoir S permettant d'ajuster le niveau final et l 'horizontalité de la plateforme A indépendamment de la position des poteaux D . VI ) Variantes :

Afin d'augmenter artificiellement 1 'amortissement de l 'oscillation , on pourra éventuellement installer les dispositifs de suspension non parallèles ( divergents ou convergents ) , ce qui aura pour effet d'arrêter le mouvement de balancement de la plateforme ( planche 4/6 fig Λ) ou placer entre les poteaux D et la plateforme A des amortisseurs complémentaires V de quelque type que ce soit, afin de limiter ces oscillations (planche 4/6 fig 5) par absorption d'énergie .

De même , toujours dans le but d'amortir plus rapidement les oscillations d'amortissement , on peut envisaqer oue les suspensions C soient réalisées dans un matériau rigide et encastrées en tête des poteaux D , à condition d'être articulées sur la plateforme A . ! .e moment de flexion complémentaire ainsi cré; est h ajouter ? la capacité d'absorotion énergétique d:'uu ssyyssttèèmmee (( ppllaanncchhee 55//66 ffiiaa 66 )

En rai son d 'un manque de place autour de la construction 1 e POSiti onnenent des poteaux D peut se réaliser à 1 'intérieur du polygone de la plateforme A . En ce cas , les p oteaux seront verticaux et reliés à la plateforme A par un système de plusieurs câbles ou suspentes C et la plateforme devra être percée d'un ori fiee de diamètre φ afin de laisser libre , comme ci- dessus , le mouvement pendulaire d'un demi anale au sommet ©< . ( planche 5/6 fig 7 )

On peut penser également que la construction peut être suspendue par ses arêtes , la plateforme structurelle A étant située au dessus de la construction R , et intégrée alors dans la base de la toiture , oar exemple. Le socle de la construction ( plancher ) est donc situé au niveau du sol , sans le toucher . ( planche 5/6 fig 8 )

De même , on peut désolidariser complètement le système de suspension C et les poteaux D , du sol , en les reliant totalement , d'une manière rigide , à une armature W simplement posée à même le sol . De cette façon , la secousse sismique ne risque plus d'endommager ni la construction B sur la plateforme A , ni les poteaux D précédemment encastrés dans les fondations E. ( planche 5/6 fig 9 ) .

FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)

Industrialisation et avantages :

Industriellement , la construction ( mai son-h3bi tation) pourra se préfabriquer en matériaux légers ( bois Dar exemple ) alors que la plateforme structurelle , en acier

5 ou en autre matériau résistant , pourra être préparée en éléments juxtaposabl es assemblés sur place . Seules les fondations pour l 'ancrage des poteaux seront nécessaires . A la fin de la mise en place de la plateforme structurelle et de la construction , les

10 suspensions seront assujetties aux poteaux et ancrages et réglées en longueur de façon à placer la plateforme horizontale . En cas de secousse sismique détruisant partiellement les ancrages , poteaux et fondations , les dégâts devraient être limités uniquement à ce système de

15 suspension et ne pas affecter la construction ( mai son- habitation ) proprement dite , garantisant ainsi 1 a vie des occuopants . La réparation pourrait ainsi être limitée aux dégâts matériels affectant le système d suspension , dégâts moins onéreux que la réfection

20 complète d'une maison .

L'alimentation de la construction en fluides ( eau,énergie etc..) se fera oar l 'intermédiaire d'un système souoie adapté , étudié pour suivre sans rupture la totalité des oscillations de l 'ensemble .

FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)




 
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