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Design de toits rétractables

20-04-2020

Avoir un toit rétractable au lieu d'un toit fixe peut être un énorme avantage pour votre bâtiment.

 

Lorsque le toit est fermé, vous pouvez définir les conditions intérieures que vous souhaitez, comme la température ou l'humidité, et lorsque le toit est ouvert, vous pouvez créer un environnement extérieur à l'intérieur du bâtiment. Ce type de solution est généralement utilisé dans les complexes sportifs tels que les stades et les piscines, mais il existe d'autres applications possibles, notamment dans les espaces publics.

Il existe plusieurs types de systèmes de toit rétractable, qui se divisent en fonction de la façon dont ils fonctionnent, mais les deux principaux groupes sont ceux qui ont un toit rigide ou une membrane toit. Un toit rigide a moins de flexibilité dans sa conception mais peut fournir une grande isolation entre l'intérieur et l'extérieur lorsque le toit est fermé. En général, un toit rigide peut être un toit coulissant linéaire ou circulaire et un système pivotant. Avec un toit à membrane, il y a beaucoup plus de possibilités et de nombreux développements sont en cours pour créer des structures de support rigides qui peuvent avoir la même flexibilité que les membranes pour se plier.

 

 

La symbiose entre les architectes et les ingénieurs dans ce type de structure doit être totale.

 

Une très petite modification de quelques centimètres dans la conception peut éliminer une solution mécanique ou structurelle pour la couverture. Malgré les toits normaux qui ont peu de degrés de liberté, ces toits rétractables, pour pouvoir se déplacer, doivent avoir beaucoup plus de degrés de liberté et beaucoup plus de tendance à se déplacer. Si vous pensez par exemple à une structure soutenue par un rail, elle peut se déplacer librement dans la direction du rail mais dans la direction perpendiculaire, la seule chose qui l'arrête est le frottement du rail, et un petit rebord sur le rail.

 

Dans ce type de couverture, il faut prévoir certaines exigences particulières en matière de conception :

 

  • Les forces des supports doivent être maintenues entre une gamme de valeurs admissibles pour que la structure conserve sa position. C'est pourquoi il est très important d'analyser toutes les positions possibles de chaque charge, même accidentelle, et de voir quels sont les effets de l'excentricité sur les supports.
  • Les mécanismes visant à garantir l'étanchéité à l'air et à l'eau doivent être analysés dans tout le contour de chaque pièce mobile.
  • La structure est en mouvement, dans certains cas de nombreuses fois par jour, et il faut donc analyser la durabilité et la fatigue de chaque élément statique et mécanique.
  • Chaque partie mobile, outre les forces statiques, a également des forces de mouvement et d'inertie principalement dues à l'accélération et au freinage.

 



Les toits rétractables pliants, avec membranes et câbles, doivent être conçus en tenant compte d'autres considérations particulières, comme :

 

  • En position fermée, le toit doit avoir une tension adéquate afin de fournir une couverture stable qui ne touche pas les parties rigides de la structure.
  • Les câbles doivent être conçus pour supporter toutes les tensions et tous les mouvements que les charges mobiles de la membrane pliante peuvent provoquer.
  • Le toit doit être sûr dans toutes les positions que la membrane peut avoir pendant les opérations d'ouverture et de fermeture.

 



Outre la symbiose nécessaire dont nous avons parlé plus tôt entre les architectes et les ingénieurs, une autre symbiose entre les ingénieurs en mécanique et les ingénieurs en structure doit être accordée.

 

Les toits rétractables comportent beaucoup de pièces mobiles qui ont un impact énorme sur chaque partie de la structure. Il existe de multiples façons de mettre les toits en mouvement, mais chacune de ces façons doit être soigneusement analysée entre les parties statiques et les parties mécaniques. Comme vous pouvez probablement le constater, lorsque nous augmentons la taille de la structure, la taille des éléments mécaniques augmente également, et il deviendra plus difficile de garantir le bon fonctionnement et la sécurité de la couverture avec ces grands éléments.

 



Il y a encore beaucoup de choses que les ingénieurs peuvent faire dans ce domaine, en particulier pour les toits pliables, en utilisant les nouveaux matériaux et les nouvelles méthodes de calcul pour tout analyser.

Chez Slefty, nous avons déjà de l'expérience dans la conception et bien sûr, nous continuons à développer d'autres moyens de diffuser ce genre de solutions dans le monde entier. 

 

Sources: 

https://www.mhi-ms.com/products/hyperintegralspace/movable_roof/
http://eccon.biz/retractable-roofs/roof-systems/
http://www.simskultur.net/stiftsruine-bad-hersfeld/programm/die-lustigen-weiber-von-windsor

Kazuo Ishii, Structural Design of Retractable Roof Structures, WIT Press


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