Brevet FR2376998A1 — publié le 19780804

L'invention concerne les structures tridimensionnelles destinées a constituer des charpentes et des constructions en général, et en particulier des ouvrages de grande portée. On connait aéja un grand nombre de telles structures qui sont constituées d'une manière générale par deux nappes formant des résilles superposées dont les noeuds sont réunis entre eux par des diagonales constituant une triangulation multiple sous la forme de tétraèdres ou de pyramides a base polygonale. De telles structures diffèrent naturellement par leur géométrie, mais surtout par leur technologie.Les diverses barres du treillis et des diagonales sont le plus souvent constituées par des tubes de section circulaire ou carrée s'assemblant selon des noeuds tridimensionnels, chaque barre s'etendant par conséquent d'un noeud a un autre, les assemblages entre les barres et les noeuds pouvant être du type mécanique ou du type soudé, et les noeuds se présentant-le plus souvent sous la forme d'un assemblage de goussets orientés dans des directions convenables, en fonction de la géométrie de la structure, pour permettre les assemblages. Les éléments nécessaires a la construction de telles structures comportent donc nécessairement des barres tronçonnées d'au moins plusieurs types, dont un pour les nappes de résilles et l'autre pour les diagonales, et des noeuds d'au moins un type lorsque la géométrie le permet, avec des moyens d'assemblage-eAtre les deux. Dans certains cas, on réalise une préfabrication en constituant un grand nombre d'éléments tubulaires assemblés sous la forme d'une pyramide, ces éléments étant ensuite assemblés entre yeux'pour constituer la structure. Le nombre d'assemblages réalise sur place s'en trouve réduit, mais par contre les éléments sont d'un encombrement excessif et souvent d'une manipulation difficile Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients précédents en réalisant des éléments préfabriqués qui d'une part réduisent le nombre d'éléments séparés, barres et noeuds, et d'autre part permettent-un transport et un stockage facile sous faible volume, ainsi qu'une manipulation aisée. Pour cela au lieu que chaque noeuds serve nécessairement de point d'arrêt pour chaque barre, on réalise des noeuds dans lesquels deux barres de résille situées dans le prolongement l'une de l'autre puissent être remplacées par une barre unique traversant le noeud, et en outre, on incorpore d'avance le noeud sur cette barre unique, généralement au milieu ou a une fraction de sa longueur, cette barre unique pouvant éventuellement comporter plusieurs noeuds si elle s'étend sur plus de deux modules. On obtient ainsi des élé- ments préfabriqués rectilignes qui permettent de réaliser la structure voulue en association avec d'autres éléments rectilignes simples, au-moins pour constituer les diagonales. D'autres particularités de l'invention apparaitront dans la description-qui va suivre de trois modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et représentés sur le dessin annexé, sur lequel: les fig. 1 et 2 représentent respectivement en élévation et en plan un premier mode de réalisation; les fig. 3 et 4 représentent en élévation et en plan un élément double correspondant; les fig. 5 et 6 représentent en élévation et en plan un élément diagonal correspondant a ce premier mode de réalisation; les fig. 7 et 8 -représentent respectivement en élévation et en plan un second mode de réalisation; les fig. 9 et 10 représentent en élévation et en plan un élément double correspondant a un élément de résille inférieure;; les fig. 11 et 12 représentent en élévation et en plan les éléments doubles correspondants a un élément de résille supérieure; la fig. 13 représente un élément diagonal de ce même mode de réalisation; les fig. - 14 -et 15 représentent respectivement en élEva- tion et en plan un troisième mode de réalisation; les fig. 16 et 17 représentènt en élévation et en plan l'élément double correspondant; la fig. 18 représente l'élément simple complémentaire du treillis; la fig. 19 représente l'élément diagonal; la fig. 20 représente à plus grande échelle et en vue partielle assembléeles éléments du premier mode de réalisation vus d'en dessous; la fig. 21 est une vue en élévation de ces mêmes élé- ments; la fig. 22 est une vue en élévation dans le sens perpendiculaire a la précédente. les fig. 23-et 24 représentent, vues de dessus, une partie d'un ensemble et-un détail d'assemblage d'une variante d'execution du premier mode de réalisation. Le premier exemple de réalisation correspondant aux fig. 1 a 6 est construit à partir de seulement deux types d'éléments : l'élément double 1 visible sur les fig. 3 et 4 et comportant-un noeud 2 au milieu de sa longueur, et l'élé- ment diagonal 3 visible sur les fig. 5 et 6, Sur la fig. 2 on a tracé en traits plus forts le treillis supérieur. Celui-ci est exclusivement constitué a l'aide d'éléments 1 disposés -de la manière indiquée sur la figure, c'est-à-dire que chaque élément double s'étend de part et d'autre de son propre noeud et se raccorde sur les deux noeuds de milieu de deux éléments contigüs perpendiculaires. On obtient ainsi une résille quadrillée constituant la nappe supérieure. La nappe inférieure est réalisée exactement de la même manière. mais après retournement et décalage des noeuds d'un demi-module dans les deux sens. Cette nappe inférieure apparaît en trait plus fin sur la fig. 2. Enfin, on réunit tous les noeuds des deux nappes a l'aide d'éléments diagonaux 3. Dans le second exemple de réalisation correspondant aux fig. 7 à 13, la structure est construite partir de trois types d'éléments : les éléments doubles inférieurs 4 correspondants aux fig. 9 et 10 et comportant chacun en son centre un noeud inférieur 5, les éléments doubles supérieurs 6 correspondants aux fig. 11 et 12 et comportant chacun en son centre un noeud supérieur 7 et les éléments diagonaux 8, La nappe inférieure est constituée à l'aide des éléments 4 disposés d'une manière analogue aux nappes de l'exemple précédent. La nappe supérieure est constituée par les éléments 6 imbriqués les uns dans les autres également d'une manière analogue mais dans des directions obliques 450 par rapport aux précédentes.Les noeuds 7 se trouvent ainsi placés a l'aplomb des milieux des mailles de la résille inférieure, et les diagonales 8 réunissent chacun des noeuds inférieurs 5 à quatre noeuds supérieurs 7 selon une pyramide a base carrée. Le troisième exemple de réalisation correspondant aux fig. 14 à 17 est construit également a-partir de trois types d-éléments dont des éléments doubles 9, visibles sur les fig. 16 et-17, avec un noeud 10 au centre, des éléments simples 11 tels que représentes sur la fig. 18 et des éléments diagonaux 1Z tels que-représentés sur la fig. 19. La résille supérieure, représentée en trait fort sur la fig. 15 est forme de'triangles équilatéraux et à chaque noeud aboutissent donc six directions de treillis et trois directions de diagonales. Les éléments 9 sont imbriqués entre eux dans deux directions obliques, le réseau étant complété par des éléments simples 11 disposés selon une troisième direction. La nappe inférieure du grille, comme dans le premier exemple de réalisation, est identique à la nappe supérieure mais simplement retournée et décalée de manière que les noeuds correspondant se placent à l'aplomb du centre de certains des triangles de la nappe supérieure. Les noeuds inférieurs et supérieurs sont alors réunis par les barres diagonales-12 disposées comme représenté sur la figure, c' est-àdire en constituant un certain nombre de tétraèdres. Dans tous les exemples représentés, on voit donc qu'on peut obtenir un grille d'une structure complète avec très peu de types d'éléments, deux ou trois, que tous ces éléments ont une forme rectiligne qui leur permet un transport et un stockage facile, enfin que le nombre d'éléments ainsi que le nombre d'assemblages à effectuer sur place se trouve réduit d'une manière importante par le fait que chacun des éléments doubles remplace & l-a fois un élément de noeuds et deux éléments de barres. Ces barres et ces noeuds peuvent être réalisés par toute technique connue, de préférence sous forme de pièces tubulaires à section ronde ou carrée pour les barrés et d'un assemblage de goussets soudés pour les noeuds, les assemblages entre les noeuds et les barres én préfabrication étant de préférence soudés, tandis que les assemblages à effectuer sur place entre les bouts des barres et les noeuds sont boulonnés ou éventuellement soudés. A titre d'exemple on a représenté sur les fig. 20 a 22 les détails d'un mode d'assemblage possible pour le premier exemple de réalisation. Dans cet exemple, les barres 1 peuvent avantageusement être constituées par un tronçon de tube de section carrée terminés à chaque extrémité par une plaque de fermeture 13 sur laquelle est soudée une chape 14. Au milieu de chaque élément -1 sont soudées perpendiculairement, et de part et d'autre dans le sens-horizontal, deux plaquettes rectangu laires 15 perforées pour permettre l'assemblage des chapes 14, également perforées, des éléments 1 contigüs au moyen d'un boulon traversant désigné par 16- sur la fig. 20. Sur le dessus de chaque élément 1 et sur le dessus des plaquettes 15 on vient souder un gousset 17 plie selon un contour trapézoldal~visible en particulier sur la fig. 21. Ce gousset est également perforé de quatre perforations pour permettre l'assemblage des diagonales 3 au moyen de boulons 18 tel que représenté sur la fig. 21. Ces diagonales peuvent avantageusement être constituées par un tronçon de tube rond terminé comme le précédent par une plaquette 19 et une chape 20, comme représenté sur le cbté droit des fig. 20 et 21 et sur le côté gauche de la fig. 22, ou encore d'une manière plus simple par un tronçon de tube rond simplement aplati et perforé a ses extrémités comme représenté en-3a sur la partie gauche de la fig. 21. A titre de variante d'exécution du premier mode de réalisation on peut utiliser l'assemblage représenté sur les fig. 23 eut 24. Dans ce cas, les barres 21 reçoivent a leurs extrémités et en leur milieu respectivement des sabots 22 et 23 de forme analogue et de profils conjugués pour un emboitement mutuel.Chaque sabot est constitué par une pièce de tôle sensiblement rectangulaire pliée selon un profil en trapèze isocèle dont les faces latérales verticales contiennent la direction des diagonales, c'est-à-dire dans le cas présent sont inclinées à 450. Ces pièces possèdent des trous au niveau des barres 21 pour l'assemblage des résilles et un prolongement en direction de l'autre résille muni également de trous pour l'assemblage des diagonales 24, lesquelles sont terminées comme précédemment par une partie plate simple ou double et perforée. Un même type de barre 21 peut être utilisé avec-diverses longueurs de diagonales 24 en variant seulement l'inclinaison de ces dernières.Si les diagonales sont fixées a l'aide d'un seul boulon a chaque extrémité la diagonale est articulée et aucune modification n'est a prévoir dans l'assemblage. I1 est cependant possible de réaliser un encastrement des diagonales comme des barres en prévoyant plusieurs trous de boulonnage dont la position peut être adaptée, sur les diagonales seulement, en fonction de la longueur de ces dernières. On vient de voir que les pièces constituant les sabots 22 et 23 dépassent en direction de l'autre résille. Par contre, du côté opposé on a intérêt a les faire affleurer au nu des barres pour que l'assemblage puisse se faire sans aucune saillie extérieure, ce qui est important lors de l'utilisation. de ces structures pour la construction de planchers et de plafonds et surtout de toitures. Les sabots 22 et. 23 sont fixés sur les barres 21 par soudure directe de la face médiane, mais aussi de préférence par des pièces intermédiaires 25 assurant le renforcement de la liaison. Naturellement la solution retenue, ainsi que les sections des divers éléments, et également le nombre et la section des organes d'assemblage sont adaptés a la résistance recherchée pour l'ensemble, notamment en fonction de sa portée, des surcharges et de l'écartement des appuis. REVENDICATIONS 1. Procédé de construction d'une structure tridimensionnelle du type constitué par deux nappes de résille formées de barres réunies par des noeuds de jonction, et des barres diagonales s'étendant entre les deux nappes, caractérisé par le fait qu'à chaque noeud on dispose une des barres de résille de manière a traverser le noeud de part en part, et que l'on fixe par avance ce noeud sur cette barre continue, de préférence par soudure. 2. Ensemble d'éléments pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un type de barres rectilignes comportant au moins un noeud-fixé sur la barre de manière a diviser celle-ci en parties proportionnelles. 3. Ensemble d'éléments selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un type de barres rectilignes comportant un noeud fixé en son milieu. 4. Ensemble d'éléments selon une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que tous les noeuds de jonction sont identiques pour toutes les barres des résilles supérieure et inférieure. 5. Ensemble d'éléments selon une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les éléments sont identiques pour les résilles supérieure et inférieure. 6. Ensemble d'éléments selon une quelconque des revendications 2 a 5, caractérisé par le fait que chaque noeud d'assemblage résulte de l'emboîtement des surfaces conjuguées de deux types de sabots, respectivement d'extrémité et de milieu, fixées l'avance sur les barres, lesdites surfaces conjuguées comportant au moins les plans perpendiculaires aux plans des résilles et qui contiennent les directions des diagonales' 7. Ensemble d'éléments selon une quelconque des revendications 2 a 6, caractérisé par le fait que les pièces cons tituant les noeuds a d'assemblage ne dépassent pas le nu de la barre correspondante du côté opposé au départ des diagonales. 8. Ensemble selon une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que les diagonales sont articulées, au moyen d'un seul boulon d'assemblage a chaque extré mité, et que pour des éléments de résilles identiques, l'inertie de la structure est adaptée par simple modification de la longueur des éléments de diagonales. 9. Ensemble d'éléments selon une quelconqué des revendications 2 a 7, caractérisé par le fait que les diagonales sont encastrées, au moyen de plusieurs boulons d'assemblage chaque extrOmit6, et que, pour des éléments de résilles identiques, l'inertie de la structure est adaptée par modification conjointe de la longueur des diagonales et de la disposition des percements sur la diagonale seulement.