Structure tendue

LA RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITÉ DE JIJEL
DÉPARTEMENT DE L’ARCHITECTURE
MASTER 01 ARCHITECTURE ET ENVIRONNEMENT URBAIN
Réalisé par:
*- BOUANDEL Mouna
*- BOUDBIA Lamia
Encadré par :
BENKECHKACH Ghofran
Année universitaire 2014/2015

*Introduction
*Définition
*Origine de la structure tendue
*Vers les architectures à membranes modernes
*Structures des possibilités illimitées
*Les éléments de la structure tendue : 1*- Les membranes
Les matériaux utilisés pour les membrane
2*- Éléments de mise en tension des toiles
*Typologie: 1/ Structures gonflables ou aéro-supportée
2/ Structures portées
3/ Structures à prétention ponctuelle
*Avantages et inconvénients des différentes structures textiles
*Caractéristiques des structures tendues
*Exemples :1- Comment travail une Structure tendue
2- exemples de structures tendues

Aujourd'hui, l'intérêt pour les structures tendues a connu une
évolution constante, liée aux préoccupations écologiques
croissantes, aux exigences architecturales de légèreté, à l'intérêt
transdisciplinaire pour les technos-textiles et aux nouvelles
possibilités formelles que permettent les matériaux les plus
modernes et les technologies de pointe.
Les structures tendues offrent en effet des solutions innovantes et
significatives à des problèmes ancestraux, et permettent d'adopter
de nouvelles formes, à l'esthétique séduisante et techniquement de
tout premier plan.

Structure tendue : structure constituée par un ensemble de câbles tendus associe
généralement à une couverture souple ; structure Métallo-Textile.
La forme, tendue à l’intervention
de poteaux intérieurs ou
extérieurs comprimés et
d’ancrage soumis à traction est
toujours à double courbure
inversée.
La toile est tendue par points et
en ligne le long des bords à I 'aide
de câbles et de mâts.

Ce type de structure est
très ancien. Les
nomades du Maghreb
ou du Moyen- Orient
ont depuis fort
longtemps l’usage de
grandes tentes en peau.
Il y a plus de vingt
siècles, les Romains
tendaient au-dessus
des stades et des
cirques d’immenses
vélums en toile de lin,
renforcés par des filins
de chanvre et ancrés
dans les maçonneries.
tente traditionnelle
amphithéâtre romain

Les premiers emplois
significatifs des
structures tendues, sous
la forme de structures
gonflables, apparaissent
aux États-Unis dans les
années 50
Piscine du Canet-Plage
les premières grandes réalisations
datent d'une époque où des
membranes performantes n'existaient
pas encore. Pour le pavillon allemand
de l'exposition universelle de Montréal
en 1967 , par l’architecte Frei Otto

Frei Otto s'est servi en guise de substitut de membrane d'un réseau de câbles d'acier
recouvert d'un gigantesque filet d'acier (diamètre des brins 12 mm, taille des mailles
50 cm) recouvert à son tour d'une membrane translucide, le tout faisant plus de
8000 m² et étant supporté par 8 mâts culminant à 38 m.

Aujourd'hui, l'architecture tendue à membranes, également connue sous le nom de
construction textile, est une technologie de pointe qui convient à des utilisations de
types divers, telles que des toitures, des façades de bâtiments ou des enveloppes de
bâtiments, surtout pour la protection contre les intempéries, mais également en tant
qu'élément de conception architectonique.
MOBILE ART ; MUSÉE D’ART CONTEMPORAIN PAR ZAHA HADID

l’architecture textile permet de minimiser la
tension nécessaire à la stabilité des ouvrages
et autorise les formes les plus diverses
Selle de cheval Faîtage et vallée
Hyper parabolique Chapeau chinois

couverture souple composées des fibres synthétiques. composites caractérisés par
une dissociation des fonctions : résistance mécanique, et paroi étanche et protectrice
A*- Constitution des membranes :
1*- Âmes textiles 2*- Enduction 3*- Revêtements

elles sont constituées par l’armature en fibres et par la couche de fond ou « d’adhérisation
» qui l’enrobe.
Les caractéristiques de résistance des fibres synthétiques sont sensiblement dix fois
plus élevées que celles des fibres végétales employées antérieurement. Le choix des
fibres synthétiques s’opère en fonction des critères suivants :
— module d’élasticité ;
— résistance à la rupture ;
— masse volumique (assortie de la densité relative par référence au polyester qui
est le plus utilisé) ;
— compatibilité avec la matrice dans laquelle elles sont enrobées ;
— prix.

Les fibres Les plus
couramment utilisées en
architecture textile sont le
polyester-PVC (polychlorure
de vinyle) à 95 % et le tissu
de verre enduit PTFE
[polytétrafluoroéthylène
(Téflon )] à 5 % .
Les fibres, liées entre elles sous forme de fils, sont
généralement assemblées par tissage, afin de constituer une
nappe continue résultant de l’entrecroisement à angle droit des
fils. Les fils positionnés dans le sens des lisières (longueur du
tissu) forment la chaîne, les fils dans le sens perpendiculaire
(largeur du tissu) forment la trame. Le mode d’entrecroisement
des fils de chaîne et des fils de trame constitue l’armure.

Elle est destinée à favoriser la
liaison entre le tissu et
l’enduction qui le recouvre sur
chacune de ses faces. Son
épaisseur est d’environ 20 μm.
Le tissu doit être rendu imperméable et durable.
Ces fonctions sont réalisées par une protection
continue ( l’enduction double face).
L’enduction ne modifie pas sensiblement les
caractéristiques mécaniques principales de la
toile, sauf à renforcer sa tenue .
Les enductions sont généralement appliquées en
épaisseurs dissymétriques (0,5 à 0,8 mm) sur
chaque face du tissu, la plus importante se
trouvant en face extérieure.

— l’étanchéité à l’eau et au gaz
— la fonction protection du tissu ( durabilité intrinsèque)
— l’adhérence
— la souplesse
— la translucidité
Certaines des caractéristiques requises, ne peuvent être assurées par les seules
enductions. On a alors recours à des revêtements de surface, principalement en face
extérieure du tissu.
Les fonctions essentielles de ces revêtements de surface sont d’éviter l’encrassement
et les salissures prématurées de la toile, et de protéger le complexe du rayonnement
UV qui, associé à l’humidité, constitue le facteur prépondérant de vieillissement des
toiles. Dans le cas des toiles translucides ou diffusantes, le revêtement protecteur a
également pour but de freiner l’évolution de la transmission lumineuse.
Ces revêtements se présentent :
— soit sous la forme d’un film collé sur l’enduction (≈ 100 μm) ;
— soit sous la forme de vernis

Les matériaux courants pour les structures à double courbure de tissu sont :
•- PTFE (Le polytétrafluoroéthylène) doté d'un revêtement en fibre de verre(laine de verre)
*- PVC (Le chlorure de polyvinyle) doté d'un revêtement polyester .
Ces matériaux sont tissés avec les différentes forces dans
des directions différentes. Les chaîne fibres (les fibres
qui sont à l'origine directe équivalent à des fibres de
départ sur un métier à tisser) peuvent transporter une plus
grande charge que le fil de trame ou remplir fibres , qui
sont tissés entre les fibres de chaîne.
le polytétrafluoroéthylène ( PTFE ) est un synthétique polymère
fluoré de tétrafluoroéthylène, a un des plus faibles coefficients
de frottement contre tout solide. Il est très non-réactif,
Le chlorure de polyvinyle (PVC ) produit plastique utilisé dans la
plomberie, l'isolation de câble électrique, simili cuir, la signalisation,
les produits gonflables, et de nombreuses applications où il remplace
caoutchouc

Une fibre de verre structurel individu est à la fois rigide et solide dans la tension et
de compression , (ce est-, le long de son axe); D'autre part, la fibre de verre est
faible cisaillement,( ce est- à travers son axe).
Les fibres de verre
Par conséquent, si un ensemble de fibres peut être agencé de manière permanente
dans une direction préférentielle à l'intérieur d'un matériau, et se ils peuvent être
empêchés de flambage en compression, le matériau sera de préférence solide dans
cette direction.
Tissage Composé de :
36% Fibre de verre - 64% PVC
Les fibres de verre

tissus en polyester peuvent fournir des avantages spécifiques sur des tissus naturels, tels
que l'amélioration de la résistance des rides, la durabilité et la rétention de la couleur. En
conséquence, les fibres de polyester sont parfois filées avec des fibres naturelles afin de
produire un tissu avec des propriétés mixte
Tissu polyester sans PVC ,utilisation intérieure
Le polyester
Toit en polyester et en PVC

Tous les types usuels de
charpentes (bois lamellé collé,
béton, métal) peuvent être
associés aux membranes textiles
tendues
On distingue deux types d’ancrages :
*-les lests
*- les ancrages au sol
les ancrages au sol
les lests
les lests
Charpentes métallique

ce sont des éléments
souples, filiformes,
qui transmettent les
efforts d’un point à un
autre. on distingue les
câbles
permettent le
raccordement des
extrémités de câbles
destinés à l’application des
efforts destinés à la
précontrainte de la
toile et/ou à compenser les
fluages ultérieurs de celle-
ci
sont les œillets ,les ralingues ou
les plaques rapportées sur les
pointes de toiles, afin d’exercer
les efforts concentrés de tension à
ces endroits.
Gaine plastique
éventuelle
fils de couverture
en Z

Elles représentent environ 10 % des constructions actuelles en architecture textile. Ce
type de structure permet de couvrir de petites ou grandes surfaces (aires de sport, de
stockage, recouvrement de piscine de plein air).
Les structures gonflables épousent des formes élémentaires (sphères, cylindres, dômes,
etc.). Elles sont généralement simples du point de vue calcul et conception, mais ne
permettent pas une grande liberté de formes. Ce type de structure reste assez sensible aux
effets du vent.
L’élément support de la toile est l’air
qui, par la pression qu’il exerce sur
la face intérieure du tissu, réalise une
prétension surfacique de la toile. La
rigidité de forme est obtenue par
simple ou double courbure.
couverture terrain de tennis

Elles englobent toutes les structures dont la
prétension résulte des efforts appliqués le long des
rives de membranes assujetties à des arcs, fermes
ou portiques généralement métalliques,
La prétension linéaire des rives souples, dans la
direction des lignes de courbures principales de la
membrane, doit être équilibrée par la charpente
support qui transmet les efforts aux ancrages.

Les efforts de prétension de la membrane sont, dans ce cas, localisés à des zones limitées
en surface, à l’intérieur et en périphérie de la membrane.
Ces structures autorisent une grande liberté de formes grâce aux multiples combinaisons
possibles de localisation des points de tension de la surface. Un seul impératif de base
consiste à veiller à ce qu’en tout point il existe une courbure inverse.
Les formes les plus simples de structures tendues ponctuellement
sont du type « chapeau chinois » ou « feuille de houx ».
(chapeau chinois ) Station Elf (feuille de houx )

Structures gonflables Structures tendues
(prétention ponctuelle)
Structures portéesstructure
Avantages
inconvénients
- mise en œuvre rapide et aisée
- conception et études simplifiées
- démontage facile
-faible coût d’investissement
- possibilité de coupler ventilateurs
,chauffage et climatisation
-usages très divers : couvertures,
arcs ,moules et coffrage, réservoirs
- amagnétiques (radôme)
- translucidité
- grandes portées
- grande liberté de forme
- accrochage aisé aux constructions
existantes
- temps de montage très rapide
- translucidité
- formes architecturaux variés
-possibilités d’adaptation à des
structures existantes
- rapidité de mise en œuvre (montage,
démontage)
-possibilités de panachage entre :
* structures rigides et textiles
* structures portées et tendues par points
— acoustique améliorée (par rapport
aux structures gonflables)
-formes limitées
- déperditions thermiques
importantes,
-nuisances acoustiques
(ventilation permanente)
-effet de serre l’été pour structures
non ventilées
- nécessité d’accès spéciaux
- conduite des calculs et
obtention de la surface
d’équilibre complexes
- constructions souvent
Ouvertes
- calculs plus délicats que pour
la structure gonflable
- difficultés de mise en prétension
dues au frottement sur les arcs
— nécessité d’un contrôle périodique
de la prétension

La translucidité de la membrane est un facteur déterminant dans la conception car elle
préserve la lumière naturelle.
Les membranes des ouvrages permanents sont d'une grande stabilité dimensionnelle. Grâce
au traitement de surface , elles offrent une exceptionnelle résistance aux Ultraviolet, aux
agents atmosphériques, à la salissure et au vieillissement. Leur entretien est facile.
La légèreté de la toile permet de concevoir des structures légères. Cela est
particulièrement important pour les façades textiles et pour les structures des plafonds
tendus .
Les membranes sont 100% recyclables grâce à ses composantes

Structures de construction classiques, tels que le béton, acier, bois ou en maçonnerie
ont deux propriétés principales: GRAVITY et RIGIDITÉ .
Ce sont ces propriétés qui les rendent stable et capable de transmettre la charge.
En structure tendue gravité et la rigidité ne sont pas disponibles comme les
propriétés structurales critiques, car ils sont si légers et leurs composants sont
souvent flexibles. Donc, pour parvenir à la stabilité et la force, leurs composants
nécessitent arrangement sous une forme géométrique spécifique (forme de la
surface), tout en étant soumis à un modèle spécifique de contraintes internes
Nous pourrions décrire ce à travers le cas d'une corde à linge.

Une corde à linge avec buanderie assumera un arc en douceur à la baisse en réponse à
la fois son propre poids et le poids des pièces de linge. Tant qu'il n'y a pas d'autres
forces agissant sur le système, il restera cette forme. Si ajouter une chemise mouillée au
milieu, cette forme va changer, dévier vers le bas où la chemise est ajouté et
aplatissement de chaque côté pour conserver sa longueur totale et rester tendue.

Si il ya du vent, la situation va changer de
façon spectaculaire: dans des conditions de
rafales, la corde à linge va perdre sa forme
initiale, le battement de haut en bas. Pendant
ce processus, notre ligne passera par une
phase de jeu, au cours de laquelle la force de
traction de stabilisation est perdu.
Puis la corde à linge arrive à un nouveau
tendue.

Ajout de plus de poids pourrait résoudre le
problème.
Alternativement, la corde à linge pourrait
être stabilisé en ajoutant un câble inversé
sur le dessus, poussant vers le bas sur la
ligne avec des entretoises. Mais cela ne
suffit pas, pour la structure sera tout
simplement retourner sur le côté ou
inverser. Haubans ancrés retour à l'arbre va
éviter cela.

Une ligne de corde renversé au-dessous du câble principal, avec des cordes verticales
reliant les deux, est plus simple et plus efficace. Ce est la plus stable et la solution la plus
sensée.

Si l'on considère ces deux lignes pour être des
câbles dans une structure de toit, et tourner le
câble inférieur de 90 degrés de courir à travers
la partie supérieure, nous allons atteindre un
point stable à leur intersection.
L'ajout de deux fois plus de câbles-bas
parallèlement à la première génère deux
points d'intersection plus stables.

Les additions de câbles de bord placées entre les
points d'appui supérieurs et inférieurs commence
à tourner dans cet agencement d'un câble réseau
à deux voies qui est complété par l'ajout des
ensembles denses de câbles, parallèles à ceux
d'origine, dans chaque direction.
Nous obtenons une structure de filet câble
bidirectionnel qui a une caractéristique
particulière: des deux câbles qui répondent à un
point d'intersection, ou nœud, sommes courbés
dans des directions opposées, l'une tirant vers le
bas et une traction vers le haut, exerçant ainsi une
pression contre l'autre. Lorsque nous avons mis
ce câble en tension, nous augmentons la tension
interne. Le plus les tensions initiales, ou niveau
d'avant-stress, le système nette câble plus stable
et rigide deviendra.

pré tension résulte des efforts appliqués le
long des rives de membranes
La charpente (des arcs, fermes ou portiques
généralement métalliques)
la charpente support qui transmet les efforts
aux ancrages. Puis vers le sol
assujetties à

*- Description :
Tissu opaque conçu spécialement pour les
spectacles, avec des murs inclinés et plusieurs
entrées
*- Dimensions :
Diamètre 20 m ;hauteur 7.3 m ;
coté octogone 7.65 m

*- Description :
Tissu opaque conçu spécialement pour les spectacles, murs inclinés. Couverture en
double courbure qui évite le claquement sous vent .

Foshan Stadium, une grande
structure câble-membrane,
Le stade a une superficie totale
de la membrane d'environ
71,000m², et la couverture de la
membrane d'environ 53,420m².
Sa structure de toiture, plus de
2,790m²est composé de 40
unités de membrane, d'une
superficie de 901m²chacun.

toiture comprend la quincaillerie de
support et de fixation et la toile de
kevlar. Telles les voiles de bateaux où
il faut éviter le faseyèment, la toile doit
être tendue pour éviter sa détérioration
ou sa rupture. Des câbles d’acier fixés
au haut du Mât supportent la toile de
Kevlar à l’aide de moufles et les
ancrages installés au bout des consoles
assurent un arrimage automatique pour
tendre la toile.
Stade avec un toit ouvrant aussi grand,
quelques 190,000 pieds carrés.

La construction du stade pour les jeux, le travail Frei Otto. Une tente transparente se
compose de trois structures. Le stade a des dimensions de 105x68m

La membrane de recouvrement est suspendu par une
multitude de mâts verticaux permettent des virages
serrés de la surface d'enroulement
le toit de l'étage principal est un tissu de polyester
enduit de PVC en suspension de façon indépendante
dans chacune des cellules formées par un réseau de
câbles de précontrainte. Les mâts supporter les fils de
plomb qui s'est tenue à la tension, fournissant l'appui
nécessaire pour accrocher les surfaces vitrées. Les
mâts sont les éléments structuraux responsables de la
transmission des charges

Tout au long de l'histoire, l'architecture a été atteint par un
mariage de la technologie et de l'art. En effet, la
technologie et la langue de l'art contemporain ,la structure
tendue incarne seulement leur combinaison.

*- Structures textiles ,par Marc MALINOWSKY et Christian LYONNET
*- Structures tendues: une architecture nouvelle par PHILIP DREW
*-
http://www.arch.mcgill.ca/prof/sijpkes/arch374/winter2002/psyisun/index.htm
*- http://www.acs-production.com/architecture-textile/presentation-
architecture-textile/
*-http://www.stadeolympiquemontreal.ca/le-toit-taillibert.aspx
*- http://fr.calameo.com/read/000899869456fa63994a8

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