Brevet FR2390613A1 — publié le 19781208

L'invention concerne la construction de structures tridimensionnelles au moyen de barres et de noeud de jonction. Les noeuds de jonction sont généralement réalisés par boulonnage transversal ou soudure sur un ensemble complexe de goussets ou, dans certains cas, par vissage axial sur des pièces massives, lourdes et onéreuses, De plus, l'assemblage de ces noeuds de jonction est souvent difficile car le nombre des barres qui y aboutissent limite rapidement les possibilités de manoeuvre. Enfin, dans le cas de la lutte contre l'incendie, notamment pour les grandes structures, l'irrigation des barres avec intercommunication directe par les noeuds n'est généralement pas possible pour des structures qui ne sont pas entièrement soudées. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents en réalisant un noeud de jonction qui soit d'un montage facile et d'un assemblage simple, qui n'utilise que des pièces relativement faciles à fabriquer et ou tous les efforts transmis par les barres soient rigoureusement axés, avec en outre la possibilité d'une irrigation facile par intercommunication directe a l'intérieur des noeuds. L'invention consiste à utiliser pour;chaque noeud un boîtier à symétrie multiple formé de deux moitiés se refermant, avec un jeu résiduel, selon un plan de jonction par rapprochement selon une direction polaire, et des têtes terminant chaque barre, chaque tête ayant une surface interne radiale permettant un appui mutuel direct des diverses têtes enfermées dans le même boiter, et une surface externe s'appuyant à l'intérieur du boîtier, avec des moyens de fermeture du boîtier assurant l'assemblage du noeud. En particulier le boîtier à symétrie multiple peut être sphérique et les barres a section tubulaire circulaire, les têtes étant alors de préférence constituées par des embouts de révolution fixés a I'extrémlté de ces barres, les surfaces internes des têtes étant constituées par des troncs de cône tandis que les surfaces externes sont en forme ae zone sphérique. Chaque boîtiercomporte alors-de préference des orifices répartis dans les directions du plan de fermeture et découpés sur le bord des demi-boStiers et un ou plusieurs orifices pratiqués dans la direction polaire.En outre, d'autres orifices pratiqués dans des directions intermédiaires et dans les intervalles entre les diverses te tes permet la fixation de barres diagonales par boulonnage direct de l'intérieur de chaque boîtier. La fixation des deux demi-ooStiers peut étre assurée par une seule vis située dans la direction polaire. Elle peut également étre assurée par des manchons de jonction coulissant sur les barres ou sur les embouts entre les têtes et les extrémités -des barres avec une extrémité en forme de zone sphérique venant s'appuyer sur la surface extérieure du boîtier, l'immobilisation de ces manchons sur les embouts correspondants étant assurée par exemple par un circlip. Ces manchons peuvent également comporter des pattes de fixation latérales déportées symétriquement par rapport à l'axe de la barre pour une fixation des manchons entre eux par boulonnage transversal. L'intérieur de chaque boîtier peut comporter un noyau d'intercommunication une ou plusieurs directions avec joints d'étanchéité pour permettre l'irrigation de la structure. Par ailleurs, le noeud se complète avantageusement par une coquille extérieure, de préférence en forme de demisphère prolongée par une rehausse en zone sphérique, englobant l'ensemble des manchons et pouvant être remplie de béton ou similaire assurant le frettage de l'ensemble du noeud ainsi que le blocage et la protection des divers éléments. Des barres diagonales peuvent être fixées sur cette coquille par simple boulonnage axial, ou encore être fixées sur le boîtier en munissant ces barres d'une extrémité d'une forme appropriée pour s'appuyer sur le boiter et s'accrocher dans des logements pratiqués dans plusieurs manchons contigus. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de divers modes de réalisation pris comme exemples et représentés sur le dessin annexé, sur lequel la fig. 1 est une coupe selon l'axe polaire d'un noeud de jonction simple; la fig. 2 est une coupe correspondante d'une variante plus complète; la fig. 3 est une vue extérieure avec arraché partiel de la fig. 2; les fig. 4 et 5 sont respectivement des coupes selon l'axe polaire et selon le plan de séparation d'une variante comportant six directions dans le plan de séparation et trois directions obliques; la fig. 6 est un schéma correspondant au montage d'une structure tridimensionnelle; les fig. 7 et 8 représentent respectivement le remplissage de béton des noeuds supérieur et inférieur. Conformément à l'invention, les diverses barres l et 2 aboutissant à un même noeud sont terminées chacune par une tête 3 délimitée par une surface externe 4 à génératrices radiale passant par le centre 5 du noeud et destinée à un contact mutuel direct des diverses têtes, et une surface externe 6 destinée à venir en contact avec la surface interne d'un boîtier en deux parties 7 et 8. Le boîtier comporte de préférence une symétrie multiple, par exemple polyédrique, et les surfaces internes 4 peuvent être pyramidales et les surfaces externes 6 adaptées à celle du boîtier. La fermeture du boîtier permet ainsi d'emprisonner toutes les têtes qui transmettent par appui mutuel direct les efforts de compression, et par l'intermédiaire du boîtier les efforts de traction. Moyennant un jeu résiduel entre les deux demi-boîtiers, on peut opérer par cette fermeture un blocage des diverses têtes. Dans la pratique, pour une raison évidente de simplification, il est préférable d'utiliser pour les barres l et 2 des tubes de section circulaire et un boîtier 7 et 8 de forme sphérique, les têtes 3 étant alors de préférence de révolution avec une surface interne 4 en forme de tronc de cône et une surface externe 6 en forme de zone sphérique. Dans ce cas, chaque tête 3 est de préférence constituée par l'extrémité d'un embout 9 qui vient se fixer à l'extrémi- té de la barre l ou 2 constituée par un simple tronçon de tube sans préparation ni filetage. L'embout 9 peut par exemple être moulé en matière plastique et être fixé dans le tube au moyen d'un écrou conique 10 produisant l'expansion de l'embout 9 à l'intérieur du tube par simple serrage au moyen d'une vis qui peut ensuite être retirée. Dans le cas le plus simple représenté sur la fig. 1, on prévoit quatre directions de barre l dans le plan de séparation des deux parties 7 et 8 du boîtier, avec par conséquent des découpages demi-circulaires découpla dans le bord de chaque demi-sphbre, et d'autre part au moins une barre polaire 2 perpendiculaire au plan des précédentes, avec par conséquent un orifice circulaire complet découpé dans l'axe polaire de la calotte sphérique 8. Cette dernière se trouve donc prisonnière de l'extrémité de la barre 2 lors de l'assemblage de l'embout 9, cet assemblage étant réalise à l'avance. Les barres 1 peuvent avoir leurs embouts et leurs têtes fixés à l'avance.L'assemblage consiste donc à disposer la barre 2 avec son demi-boîtier 8, à introduire dans ce demi-boitier les têtes des barres l et à refermer le bottier à l'aide du demi-boîtier supérieur 7, la fixation pouvant être assurée à l'aide d'une vis axiale il se vissant à nouveau dans l'écrou conique 10 de l'embout de la barre 2 avec une tête 12 quelconque, par exemple cylindrique ou fraisée, portant sur ou dans l'extrémité supérieure du demiboîtier de fermeture 7.On a donc un assemblage rapide et économique à l'aide d'une seule vis, Naturellement, pour les directions de barres inexistantes, on remplace la barre et son embout par un simple bouchon de forme correspondante, ou une pièce intérieure d'appui 3a, de manière que chaque boftier contienne toujours le nombre prévu de têtes en appui mutuel. Ce bouchon peut comporter axialement un trou, fileté ou non, permettant la fixation de tout élément de construction supplémentaire, tel que des panneaux ou un contreventement. Si l'on désire réaliser un noeud comportant deux directions polaires dans le prolongement l'une de l'autre, on remplace le demiboîtier de fermeture 7 par un autre demi-boitier identique à 8 et également prisonnier d'une barre, et remplacer la vis il par un goujon fileté se vissant à la fois dans les deux barres 2 situées dans le prolongement. Le vissage final est rendu possible grâce a la faculté qu'à le dernier tube de tourner sur lui-même en raison de la forme de révolution utilisée pour les têtes. Les diverses têtes spheroconiques 3sont mutuellement en contact le long de génératrices et laissent entre elles des vides qui peuvent être utilises pour loger des organes de fixations d'éléments complémentaires. Naturellement, les embouts 9 et leurs têtes 3 peuvent également être réalisés. en métal et peuvent être fixes sur l'extrémité des barres par des soudures 13 comme dans l'exemple représenté sur la fig. 2. Le passage ménage à l'intérieur des embouts permet de loger si on le désire des câbles pour la reprise des efforts de tension, ou encore de servir d'intercommunication pour une irrigation intérieure des tubes dans le cas ou l'on désire realiser par ce moyen la protection contre l'incendie d'une structure tridimensionnelle. Dans-ce cas l'intercon- nexion au niveau du noeud peut être réalisée-facilement au moyen d'un noyau 14 se raccordant avec les drivers embouts au moyen de joints toriques 15 et comportant des passages dans une ou plusieurs directions, communicantes ou non, tout en ménageant le passage pour la vis il de fixation. Cenoyau n'est pas sollicité mécaniquement, ce. qui garantit la fiabilité de l'étanchéité des joints.En outre, on peut renforcer cette étanchéité par un remplissage complémentaire des vides du boîtier à l'aide d'un élastomère uréthane ou similaire. A titre de variante, en plus ou à la place de la vis polaire il, la fermeture du boîtier 7 et 8 peut être assurée au moyen de manchons 16 montés coulissant sur l'embout 9 entre la tête 3 et le tube 1, chacun de ces manchons ayant un jeu axial suffisant pour permettre le montage et une entrée en forme de zone sphérique 1-7 destinée - venir prendre appui sur la surface extérieure du boîtier- 7 et 8, Une gorge 18 permet l'accrochage d'un moyen mécanique puissant, par exemple hydraulique, permettant de rapprocher les manchons les uns des autres pour exercer l'effort desserrage, après quoi on peut placer des circlips 19 dans des gorges correspondantes pratiquées dans chacun des embouts 9, Ces manchons àssurent une meilleure répartition des efforts autour des orifices, principalement au plan de séparation du boîtier. Ces divers -manchons 16 peuvent salement être assembles entre eux au moyen de pattes de fixation 20 soudées latéra lement à chaque manchon et de part et d'autre du plan de raccordement dans une position symétrique par rapport à l'axe du tube comme représenté en particulier sur la fig. 3/ ce qui permet la fixation des manchons entre eux par l'intermédiaire de boulonnages transversaux 21. Pour améliorer encore la résistance et la protection, on peut disposer autour du noeud ainsi constitué une coquille extérieure 22 de forme demi-sphérique prolongée à sa partie supérieure par une rehausse 23 en forme de zone sphérique, ces deux parties comportant naturellement des découpages demi-circulaires à leur jonction et au passage des embouts 9 et ainsi qu'un découpage circulaire dans la direction polaire. Pour assurer la fixation de cette coquille 22 on vient placer, avant la mise en place de la rehausse 23, une demibague inférieure 24 au-dessus de chaque manchon, puis après avoir fait tourner cette demi-bague pour l'amener en position inférieure, on place une deuxième demi-bague 25 identique à 24 au-dessus, les deux étant assemblées par un moyen quelconque, après quoi on place la rehausse 23 qui peut elle-même être fixée par tout moyen approprié. Des tronçons de tube 26 sont alors pressés contre l'ensemble de la coquille 22 et de la rehausse 23 pour rattraper tous les jeux et protéger la soudure 13, en étant eux-mêmes fixés par tout moyen approprié. Dans cette coquille 22 peuvent venir se fixer des barres diagonales supplémentaires telles que 28 au moyen d'un simple boulonnage axial 29 en pratiquant des orifices à l'endroit approprié de la coquille 22 et en procédant au boulonnage en passant à travers la rehausse 23. A titre de variante, et comme représenté sur la fig. 3, d'autres barres diagonales telles que 30 peuvent être fixées, avec ou sans l'utilisation de la coquille 22, en munissant l'extrémité de chacune de ces barres d'un épanouissement 31 en forme de zone sphérique, complète ou partielle, épousant la surface extérieure des coquilles 7 et 8. Cet épanouissement 31 s'appuie donc sur la coquille et en meme temps s'accroche dans les manchons 16 contigüs, généralement au nombre de trois, au moyen d'un usinage approprié et pratiqué dans ces manchons. A défaut, cet épanouissement pourrait être remplacé par des ergots d'accrochage s'accrochant également dans les manchons dans des usinages appropries. Avec ce mode d'assemblage on a vu que la coquille 22 n'était pas indispensable. Dans le cas ou cependant elle existe, on y pratique des orifices 32 d'un diamètre suffisant pour permettre l'introduction de la barre 30 et de son épanouissement 31, et l'on vient ensuite refermer l'espace annulaire existant entre le tube 30 et l'orifice 32 au moyen d'un rebouchage approprié, non représenté, en une ou plusieurs parties. Ceci permet alors si on le désire, de couler dans la coquille 22 et sa rehausse 23 du béton ou similaire qui assure le blocagedéfinitif de tous les organes et un frettage des assemblages. Il est à remarquer que, si dans les structures tridirectionnelles utilises pour la construction de casiers par exemple, application à laquelle se prête particulièrement le mode de réalisation de la fig. 1, il existe des barres dans les cinq ou six directions perpendiculaires. Dans les structures tridirectionnelles utilisées dans le bâtiment, s'il n'existe pas de barre polaire, c'est-à-dire perpendiculaire au plan des résilles, comme dans l'exemple de réalisation de la fig. 2, la demi-coquille 8 comporte un faux embout 33, soudé sur la coquille 8 et muni d'un écrou intérieur 34 pour la fixation de lavis 11. Ce faux embout comporte néanmoins un manchon coulissant extérieur 35 analogue à 16, et l'on vient y fixer la coquille- 22 au moyen d'un petit manchon 36 analogue à 26. L'alésage vertical ainsi ménagé à l'intérieur du faux embout 33 permet alors de faciliter les manipulations comme représenté sur la fig. 6. En effet des tubes verticaux 37 munis de pieds 38 permettent l'emmanchement provisoire des noeuds supérieurs pour leur positionnement correct, tandis que les barres de la résille inférieure sont maintenues à niveau au moyen de cales 39.Après assemblage de la structure tridimensionnelle complète, selon les moyens indiqués précédemment, on peut venir remplir de béton les coquilles 22 et les rehausses 23 des noeuds supérieurs, comme représenté sur la fig. 7, et également les coquilles des noeuds inférieurs en utilisant si besoin un coffrage inférieur provisoire et un orifice supplémentaire de remplissage supérieur, Dans tout ce qui précède, si l'on utilise quatre directions de barres dans le plan de fermeture, cela conduit à un angle de 900 pour tous les troncs de cône des surfaces d'appui intérieures 4, les têtes étant par conséquent toutes identiques. Mais il est parfaitement possible, comme dans la variante représentée sur les fig. 4 et 5, d'utiliser un nombre différent de directions condition de changer les angles des troncs de cône.Par exemple, avec les six directions du plan de séparation représentées sur la fig. 5, cela conduit pour les tête de départ situées dans ce plan à un angle au sommet de 600 seulement, et par conséquent à utiliser des pièces complémentaires 40 et 41, visibles sur la fig. 4, ayant un angle au sommet de 1200. Ces pièces peuvent constituer la tête d'une barre polaire, mais comme exposé précédemment, dans les structures tridimensionnelles utilisées dans le bâtiment, il n'y a en général pas de barre polaire verticale, mais avec les structures à six directions, le plus souvent trois barres obliques inclinées pareillement par rapport à la verticale. Dans ce cas, ces barres obliques 42 peuvent être fixées au préalable par boulonnage direct axial 43 à travers la pièce 40 et la demi-coquille 8, le reste pouvant demeurer inchangé. L'invention permet ainsi de réaliser toutes les structures tridimensionnelles, des plus simples aux plus complexes en utilisant à volonté la grande variété des assemblages permis. Dans tous les cas, on n'utilise que des pièces d'une fabrication facile, et l'assemblage en atelier ou sur le chantier se trouve extrêmement facilitée par le simple engagement des pièces et l'immobilisation par fermeture ultérieure du boîtier. REVENDICATIONS 1. Noeud de jonction irrigable pour structure tridimensionnelle caractérisE par le fait qu'il comporte un boîtier creux en deux parties se raccordant selon un plan de séparation avec des orifices orientés dans des directions éguatoriales régulièrement reparties à partir du centre dans le plan de séparation et dans une des directions polaires perpendiculaires à ce plan, avec un moyen de fermeture des deux parties, et que chaque barre de la structure aboutissant à ce noeud selon une des directions équatoriales ou polaires se termine par une tête comportant une surface intérieure convergeant vers le centre et ayant une forme permettant un appui mutuel direct des têtes contigues, et une surface extérieure permettant la retenue de la tête dans la surface intérieure du boîtier, les têtes étant toujours en nombre égal au nombre de directions équatoriales et polaires, certaines des têtes étant éventuellement dépourvues de barre et constituant alors une simple pièce de calage, ou de bouchage de l'orifice correspondant. 2. Noeud de jonction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le boîtier est de forme sphérique, en deux parties demi-sphériques avec jeu résiduel dans le plan de séparation, que les- barres sont constituées par des tubes de section circulaire, et que les têtes ont une surface interne en forme de tronc de cône de l'angle approprié au nombre des directions équatoriales et une surface externe en forme de zone sphérique 3. Noeud de jonction selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque tête est constituée par l'extré- mité deWrevolution d'un embout fixé à l'extrémité du tube circulaire constituant la barre correspondante. 4. Noeud de jonction selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les embouts sont fixés à l'extrémité de chaque tube par expansion au moyen d'un écrou conique, et que l'extrémité du tube correspondant vient au contact du boîtier au bord d'un orifice. 5. Noeud de jonction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen de fermeture du boîtier est constitué par une vis axiale perpendiculaire au plan de séparation des deux parties. 6. Noeud de jonction selon une quelconque des revendications 3 et 5, caractérisé par le fait que chaque embout comporte un manchon coulissant entre sa tête et l'extrémité du tube correspondant, ce manchon étant terminé par une entrée en forme de zone sphérique susceptible de venir s'appuyer sur la surface extérieure du bottier, l'ensemble comportant en outre un moyen d'immobilisation axiale du manchon sur l'embout. 7. Noeud de jonction selon une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que les têtes et les embouts comportent un passage axial en communication avec le tube, et qu'au centre de l'assemblage des têtes est disposé un noyau d'intercommunication, à une ou plusieurs directions communicantes ou non, se raccordant par joint d'étanchéité avec les têtes correspondantes, et comportant un passage étanche pour la vis de fermeture. 8. Noeud de jdnction selon une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé- par le fait que chaque manchon comporte plusieurs pattes latérales déportées par rapport au plan de séparation d'une manière symétrique par rapport à l'axe de la barre correspondante de manière à permettre l'assemblage direct entre eux des manchons par boulonnage transversal. 9. Noeud de jonction selon une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte extérieurement une coquille demi-sphérique prolongée par une rehausse en zone sphérique, l'ensemble étant pourvu également d'orifices pour le passage des embouts et venant s'appuyer sur les manchons par l'intermédiaire de calages en deux demi-bagues, en étant pressée par une bague de poussée au niveau de chacune des barres. 10. Noeud de jonction selon une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte des barres obliques supplémentaires terminées par un épanouissement épousant la surface extérieure du boîtier et venant s'accrocher à l'intérieur d'usinages appropriés pratiqués dans l'extrémité desmanchons contigus du côté de l'entrée en zone sphérique. 11. Noeud de jonction selon les revendications 9 et 10 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que la coquille comporte un orifice d'un diamètre suffisant pour le passage de chaque barre oblique et de son épanouissement, un dispositif approprié venant refermer-l'espace annulaire ménagé entre la barre et cet orifice. 12. Noeud de jonction selon la revendication 9, carac terse par le fait que des barres obliques supplémentaires sont fixées par boulonnage axial direct dans la coquille. 13. Noeud de jonction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les surfaces internes des têtes présentent un angle au sommet de 900. 14. Noeud de jonction selon l'une quelconque des revendications l à 11, caractérisé par le fait qu'il comporte six directions équatoriales, et que les têtes des extrémités de barres correspondantes ont une surface interne ayant un angle au sommet de 60 , les six têtes étant en appui mutuel et en appui contre deux pièces polaires complémentaires ayant un angle interne de 1200, l'une au moins de ces pièces polaires servant de fixation directe à plusieurs barres obliques.