Brevet FR2591251A1 — publié le 19870612

La présente invention concerne un dispositif (ou noeud) de liaison de barres constitutives d'une structure spatiale réticulée. En architecture, pour la construction d'ossatures spatiales, on rencontre des noeuds d'assemblage de barres qui ont des configurations très variées. Cette configuration dépend d'une part du nombre de barres reliées par le noeud et, d'autre part, de l'angulation dans l'espace de ces différentes barres. Les noeuds d'assemblage généralement utilisés à cet effet ont la forme d'une sphère munie d'un grand nombre de trous radiaux taraudés, d'angulations variées, adaptés pour recevoir les extrémités filetées des barres à assembler. On comprendra aisément qu'il est possible, à l'aide d'une sphère déterminée, d'obtenir seulement un nombre relativement limité de configurations de noeud. C'est pourquoi un problème se pose lorsqu'on souhaite réaliser une structure spatiale complexe, à configurations multiples, problème auquel les solutions actuelles ne donnent pas de solutions satisfaisantes. L'invention vise à résoudre ce problème en proposant un dispositif de liaison du genre décrit, qui tout en étant d'une conception simple, d'un maniement aisé et d'un faible prix de revient, permette de réaliser des noeuds de configurations très variées. Ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par le fait que ce dispositif comprend - une colonne centrale dont la section droite est uniforme et non circulaire - au moins une couronne percée d'un trou central dont le contour correspond à la section droite de la colonne, cette couronne étant emboîtée sur ladite colonne - une série de tenons disposés à la périphérie de la couronne, qui sont adaptés pour être fixés chacun à l'extrémité d'une barre constitutive de la structure spatiale réticulée - des moyens de blocage aptes à assurer la liaison en translation de la couronne sur la colonne centrale. Ainsi, en jouant sur le nombre de couronnes empilées sur la colonne et sur le mode de répartition des tenons à la périphérie de chacune de ces couronnes, il est possible d'obtenir un nombre élevé de configurations différentes. Dans un mode de réalisation possible de l'invention, la colonne centrale à une section droite en forme de polygone régulier, par exemple en forme d'octogone. Dans un autre mode de réalisation possible de l'invention, la colonne centrale à une section droite de forme générale circulaire et est pourvue de nervures ou de rainures périphériques adaptées pour coopérer avec des évidements ou des bossages de forme complémentaire formés à la périphérie du trou central de la couronne afin d'immobiliser celle-ci en rotation. Les moyens de blocage en translation de la couronne ou des couronnes sur la colonne centrale peuvent être constitués simplement par des rondelles qui sont adaptées pour être engagées et fixées sur la colonne centrale. Dans une variante, les rondelles présentent un trou central qui est muni d'au moins un bossage ou d'une nervure apte à s'engager dans une saignée transversale formée sur la colonne centrale, de manière à assurer leur immobilisation en translation sur cette colonne dans ce cas, la colonne centrale est avantageusement pourvue d'une série de saignées dont l'écartement mutuel, selon la direction longitudinale de la colonne, correspond sensiblement à l'épaisseur des couronnes. Il est donc possible d'assurer l'immobilisation sur la colonne d'une, de deux, ou de plus de deux couronnes. Dans une autre variante, les rondelles présentent un trou central taraudé, tandis que la colonne centrale est pourvue d'un filetage, les rondelles étant fixées à cette dernière par vissage. Les tenons portés par la couronne peuvent former parties intégrantes de celle-ci ; cependant, dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, ces tenons sont des plaquettes munies chacune d'un bourrelet de retenue adapté pour s'emboîter dans une mortaise complémentaire formée à la périphérie d'une couronne ces tenons sont donc amovibles ; ils sont avantageusement percés d'un trou destiné à recevoir une goupille, de manière à permettre la fixation, de manière simple, de l'extrémité de la barre associée. Par ailleurs, il est possible d'équiper la colonne centrale d'au moins un tenon d'extrémité, et de préférence de deux tenons ; dans ce cas, le tenon (ou les tenons) d'extrémité est (sont) disposé(s) en bout, dans le prolongement de la colonne, ce qui accroît encore considérablement le nombre de configurations de noeud permises par le dispositif. La colonne centrale est avantageusement dimensionnée de telle manière qu'elle puisse recevoir un empilage minimum de trois couronnes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés qui en présentent, à simple titre d'exemplesnon limitatifs, trois modes de réalisation préférentiels. Sur ces dessins - La figure 1 représente en perspective un premier mode de réalisation d'un dispositif de liaison conforme à l'invention ; - La figure 2 est un dessin de définition de la colonne centrale équipant le dispositif de la figure 1 ; - Les figures 3 et 4 sont respectivement des vues de dessus et de face du dispositif de la figure 1 ; - La figure 5 est une vue éclatée, en perspective, qui montre le mode d'assemblage du dispositif de la figure 1 ; - La figure 6 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1 ; - Les figures 7 et 8 représentent en perspective deux formes de réalisation possibles de tenons pouvant équiper le dispositif de la figure 1 ; - Les figures 9 à 12 représentent en perspective des variantes de couronnes pouvant équiper le dispositif de la figure 1 ;; - La figure 13 montre, en vue de face, le dispositif de la figure 1 complètement équipé de tenons périphériques - La figure 14 est un dessin de définition d'un embout adaptable sur l'extrémité d'une barre à assembler - La figure 15 est un dessin de définition d'un maillon d'assemblage de deux noeuds entre eux t - les figures 16 et 17 sont des vues éclatées en perspective représentant respectivement un second et un troisième mode de réalisation possible du dispositif selon l'invention ; - La figure 18 montre un exemple de structure spatiale réticulée pouvant être construite à l'aide du dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté sur les figures 1 à 6, et qui fait l'objet du premier mode de réalisation, comprend une colonne 1, dont la section est uniforme de l'une à l'autre de ses deux extrémités ; cette section a la forme générale d'un octogone régulier ; la colonne 1 présente deux rainures longitudinales semi-cylindriques 6, disposées à 180 l'une par rapport à l'autre, et quatre paires de saignées 7, décalées suivant la direction longitudinale de la colonne ; les deux saignées d'une même paire (qui se trouve dans le même plan transversal) débouchent dans les rainures 6 opposées. A chacune de ses extrémités, la colonne 1 est creusée d'une fente transversale 40en forme de mortaise. Le dispositif comprend également une série de couronnes3, de forme cylindrique de faible épaisseur, présentant une ouverture centrale 19 ; la forme de cette ouverture est octogonale, complémentaire du contour de la colonne 1. A la périphérie des couronnes 3, sont creusées des fentes radiales 4 qui constituent des mortaises identiques aux mortaises 40 ménagées aux deux extrémités de la colonne 1. L'écartement mutuel des saignées 7 de la colonne correspond sensiblement à l'épaisseur des couronnes 3. Sur les figures 7 et 8, on a représenté deux tenons, qui sont constitués par des plaquettes 5 présentant un bourrelet d'extrémité 13 dont la forme est complémentaire de celle des mortaises 4 et 40 ; ces plaquettes sont percées d'un orifice 12, et présentent une face frontale 14 pouvant être rectiligne (variante de la figure 7) ou semi-circulaire 15 (variante de la figure 8). Ce dispositif est équipé en outre d'une paire de rondelles de blocage circulaires 2, de faible épaisseur, et de diamètre légèrement inférieur à celui des couronnes ces rondelles 2 sont percées d'un trou central 20 qui est muni d'une paire de lèvres ou bossages diamètralement opposés 8. L'assemblage des différents éléments qui viennent d'être décrits va maintenant être expliqué en se référant à la figure 5. On introduit dans les mortaises périphériques 4 des couronnes 3,des tenons 5, le nombre et l'emplacement de ces derniers dépendant naturellement de la configuration de noeud souhaitée ; de même, le nombre de couronnes utilisées, qui peut être de un, de deux, ou de trois, dépend de cette configuration. Dans l'exemple décrit, on utilise un empilage de trois couronnes, chacune de ces couronnes possédant quatre tenons disposés à 900, et on décale de 450 les deux couronnes d'extrémité par rapport à la couronne-centrale. Après empilage des trois couronnes sur la colonne centrale, on vient bloquer ces couronnes à l'aide des rondelles d'extrémité 2 ; à cet effet, on positionne les bossages 8 de ces rondelles en face des fentes 40, puis on les fait tourner légèrement autour de leur axe, de manière à les faire pénètrer dans les saignées latérales transversales 7 ; la forme de ces saignées peut être de profondeur dégressive, de manière à assurer un coincement progressif de la rondelle sur la colonne centrale. On a ainsi réalisé un noeud d'assemblage pourvu d'une série de tenons périphériques présentant la configuration souhaitée, prêt à recevoir les extrémités des barres à assembler. Lorsqu'on souhaite équiper la colonne 1 de tenons d'assemblage disposés "en bout", il suffit d'emboîter des tenons 5 dans les mortaises 40, avant de mettre en place les couronnes d'extrémité correspondantes ; après mise en place des rondelles de blocage 2, ces tenons "en bout" sont parfaitement solidarisés avec le dispositif. La figure 9 représente une couronne 3 du type précédemment décrit, comprenant quatre mortaises radiales disposées à 900. Dans le cas où on utilise seulement une ou deux couronnes, l'une des rondelles 2 est enfilée plus profondément sur la colonne 1 ; les rainures 6 autorisent le passage des bossages 8 qui viennent ensuite se coincer (par rotation) dans des saignées 7 de la région centrale de la colonne. Les couronnes des figures 10, 11 et 12 possèdent un trou central octogonal 19 identique à celui de la couronne de la figure 9, mais possèdent des nombres différents de mortaises radiales 4. La variante de la figure 10 possède cinq mortaises réparties à 720 ; la variante de la figure 11 possède six mortaises réparties à 600 ; la variante de la figure 11 possède huit mortaises réparties à 450. Si on dispose d'un jeu de couronnes différentes, il est donc possible de réaliser une combinaison très étendue de configurations de noeuds ; onpeut en effet empiler sur une même colonne, soit des couronnes identiques, soit des couronnes différentes ; on peut également soit faire coincider entre elles deux couronnes contiguës identiques, soit les décaler l'une par rapport à l'autre angulairement. Dans le cas où l'axe de référence AA' d'une mortaise se trouve décalé par construction de l'un des axes de symétrie BB' passant par les centres de deux côtés opposés du trou octogonal 19, comme c'est le cas pour la variante de la figure 10, il est en outre possible de modifier la configuration de deux couronnes identiques adjacentes, par simple retournement de l'une des ces couronnes, de sorte qu'on augmente encore le nombre de combinaisons possibles. A cet effet, il est avantageux de prévoir un décalage angulaire entre les axes AA' et BB' qui soit égal au quart de l'angle existant entre deux mortaises ce décalage sera donc de 180 dans la variante de la figure 10, de 150 dans celle de la figure 11, et de 11,250 dans celle de la figure 12. La figure 13 représente un noeud d'assemblage obtenu par l'empilage de trois couronnes identiques à celles due la figure 9, dont la couronne centrale est décalée de 450 par rapport aux deux autres ; dans ce noeud, tous les alésages 4 et 40 sont pourvus d'un tenon d'assemblage 5. A la figure 14, on a représenté un embout qui est destiné à être monté sur l'extrémité d'une barre (ou d'un tube) constitutive d'une structure spatiale réticulée. Cet embout à la forme d'une chape présentant une fente 17 apte à recevoir un tenon 5. Cette chape est percée d'une paire de trous12' qui permettent le passage d'une goupille pour la fixation du tenon à l'embout 21. Le fond de la fente 17 a la forme d'une face plane désignée par 16 , dans le cas où on utilise un tenon à face rectiligne 14 (voir figure 7), la coopération des faces 14 et 16 va provoquer un assemblage complet et rigide de l'embout 21 par rapport au tenon 5, et corrélativement par rapport au noeud d'assemblage. Au contraire, si on utilise un tenon présentant une face arrondie 15 (variante de la figure 8), l'embout 21 peut tourner autour de la goupille par rapport au tenon 5, et il est donc possible de modifier l'inclinaison angulaire de la barre par rapport au noeud. L'embout 21 présente un second trou 12'' qui permet l'assemblage de l'embout avec l'extrémité de la barre ou du tube, également au moyen d'une goupille. On notera que de part et d'autre des mortaises radiales 4, sur la paroi extérieure des couronnes 3, on a prévu une paire de rainures 11, disposées longitudinalement, qui présentent une faible épaisseur et une faible profondeur. L'embout 21 est muni d'une paire de nervures semi-circulaires 18 adaptées pour prendre appui dans ces nervures, lorsque l'embout est fixé à un tenon. Cette coopération entre les nervures 18 et les rainures 17 a pour but d'empêcher une ouverture inopinée, par déformation élastique, des mortaises 4, dans le cas ou les efforts développés sont importants, et donc de consolider la liaison des tenons avec les couronnes. La figure 15 représente un maillon d'assemblage de deux noeuds entre eux. Ce maillon 23 est constitué de deux plaquettes parallèles 25 reliées l'une à l'autre par un pontet 24, ces deux plaquettes délimitant entre elles une fente 17' adaptée pour recevoir les tenons de chacun des noeuds qui doivent être reliés ; ce maillon est percé de deux trous 12''' destinés à recevoir les goupilles de liaison du maillon avec lesdits tenons. Ce maillon est particulièrement utile lorsqu'on souhaite assembler entre elles deux structures contiguës comprenant chacune des dispositifs de liaison conformes à l'invention. La colonne 101 qui équipe le dispositif faisant l'objet de la seconde forme de réalisation représentée à la figure 16 a une forme généralement cylindrique cette colonne est équipée d'une série de quatre nervures longitudinales semi-cylindriques 130 disposées à 90 ; celles-ci sont interrompues par des saignées transversales 150 dont l'écartement correspond sensiblement à la hauteur des couronnes 103 qui lui sont associées ; chaque couronne 103 possède une série de mortaises 4 régulièrement réparties à sa périphérie et destinées à recevoir par emboitement des tenons 5, de manière identique à celle qui vient d'être décrite en se référant à la première forme de réalisation. Les couronnes 103 présentent une ouverture centrale 119, de forme cylindrique complémentaire de celle de la colonne 101 ; la paroi de cette ouverture est creusée d'une série de rainures longitudinales semi-cylindriques, par exemple de huit rainures 131 régulièrement réparties, dont la section est complémentaire de celle des nervures 130. Ce dispositif comprend une paire de rondelles de blocage 102 qui sont pourvues d'un trou central 140 la paroi de ce trou 140 est munie d'une collerette ou nervure circulaire 141, présentant quatre échancrures 142 réparties à 900 et de forme complémentaire de celle des nervures 130 ; la hauteur de la collerette interrompue 141 correspond à la hauteur des saignées 150 de la colonne 101. L'assemblage du dispositif se fait de façon analogue à celle qui a été décrite précédemment, les couronnes 103 étant emboîtées sur la colonne 101 après que les tenons 5 aient été mis en place dans les mortaises périphériques 4 t le nombre des rainures 131 étant double de celui des nervures 130, il est possible de décaler angulairement de 450 deux couronnes adjacentes ; le blocage des couronnes sur la colonne se fait au moyen des rondelles 102 ; après emmanchement sur la colonne, il suffit de faire tourner les rondelles d'une fraction de tour , pour que les nervures circulaires 141 s'engagent dans les saignées 150 et soient ainsi immobilisées en rotation ; du fait qu'il existe plusieurs séries de saignées transversales, il est possible de bloquer indifféremment sur la colonne 101, une, deux, ou trois couronnes 103. Dans le troisième mode de réalisation qui est représenté à la figure 17, la colonne centrale 201 a une forme généralement cylindrique et est pourvue d'un filetage 250 t ce filetage est interrompu par des rainures longitudinales 230, par exemple au nombre de 8 ; les couronnes 203 destinées à coopérer avec cette colonne présentent une ouverture centrale 219 dont la paroi est munie de nervures longitudinales 231 adaptées pour venir se loger dans ces rainures, permettant la solidarisation en rotation des couronnes 203 avec la colonne 201. Le blocage de la (ou des) couronneSs) sur la colonne en translation est réalisé au moyen de rondelles d'ex- trémité 202 qui présentent un trou taraudé 240 permettant leur vissage sur ladite colonne. La figure 18 représente un exemple de structure spatiale réticulée, composée de barres ou de tubes qui sont assemblés à l'aide de dispositifs conformes à l'invention. On a désigné par les lettres A, B, C et D quelques exemples de noeuds d'assemblage de cette structure. Le noeud A, qui réalise la liaison des extrémités de trois barres b, peut être obtenu de deux manières différentes - soit au moyen d'une seule couronne à huit mortaises (variante de la figure 12), - soit au moyen de deux couronnes identiques de quatre mortaises (variantes de la figure 9), ces couronnes étant empilées sur la colonne centrale de telle manière qu'elles soient décalées de 450 l'une par rapport à 1 'autre. Le noeud B est composé de deux couronnes superposées : une couronne à huit mortaises (variante de la figure 122 et une couronne de quatre mortaises (variante de la figure 9), la colonne centrale étant en outre équipée d'un tenon "en bout". Le noeud C est constitué de deux couronnes à six mortaises (variante de la figure 11), sa colonne centrale étant équipée d'un tenon "en bout". Le noeud D est simplement constitué de deux couronnes superposées à six mortaises (variante de la figure 11). On comprend aisément qu'en jouant sur le nombre et la structure des couronnes, on peut réaliser des noeuds de configurations très différentes. Les éléments constitutifs du dispositif selon l'invention, notamment la colonne centrale et les couronnes,peuvent être réalisés en tout matériau approprié, la nature du matériau dépendant naturellement des efforts qui sont susceptibles de s'appliquer sur la structure. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux trois modes de réalisation qui viennent d'être décrits à simple titre d'exemples; elle en englobe au contraire toutes les variantes. C'est ainsi qu'au lieu de prévoir des tenons amovibles, on pourrait naturellement prévoir des couronnes sur lesquelles les tenons seraient montés à demeure, ces tenons pouvant par exemple venir de moulage avec les couronnes. La forme de la section de la colonne centrale peut être quelconque, pourvu qu'elle ne soit circulaire, de manière à assurer le calage angulaire des couronnes qu'elle reçoit. Au lieu d'utiliser une goupille pour relier l'embout 21 au tenon 5, on pourrait utiliser une vis, les trous 12' étant dans ce cas taraudés à cet effet. Pour assembler bout à bout deux colonnes centrales (ou plus) et multiplier ainsi le nombre de couronnes empilées, il serait possible de prévoir des tenons possédantdeux bourrelets disposés à leurs extrémités opposées dans ce cas, chaque bourrelet serait emboîté dans une mortaise "en bout" des deux colonnes à assembler. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison de barres constitutives d'une structure spatiale réticulée, caractérisé par le fait qu'il comprend - une colonne centrale (1 ; 101 ; 201) dont la section droite est uniforme et non circulaire - au moins une couronne (3 ; 103 ; 203) percée d'un trou central (19 ; 119 ; 219) dont le contour correspond à la section droite de la colonne (1 ; 101 ; 201), cette couronne (3 ; 103 ; 203) étant emboîtée sur ladite colonne (1 ; 101 ; 201) - une série de tenons (5) disposés à la périphérie de la couronne (3 ; 103 ; 203), qui sont adaptés pour être fixés chacun à l'extrémité d'une barre constitutive de la structure spatiale réticulée - des moyens de blocage (2 ; 102 t 202) aptes à assurer la liaison en translation de la couronne (3 103 ; 203) sur la colonne centrale (1 ; 101 ; 201). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la colonne centrale (1) a une section droite en forme de polygone régulier. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la colonne centrale (101 ; 201) a une section droite de forme générale circulaire et est pourvue de nervures (130) ou de rainures (230) périphériques adaptées pour coopérer avec des évidements (131) ou des bossages (231) de forme complémentaire formés à la périphérie du trou central (119 ; 219) de la couronne (103 t 203) afin d'immobiliser celle-ci en rotation. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de blocage (2 ; 102 ; 202) sont des rondelles adaptées pour être engagées et fixées sur la colonne centrale (1 ; 101 ; 201). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les rondelles (2 ; 102) présentent un trou central (20 ; 140) qui est muni d'au moins un bossage (8) ou nervure (141) apte à s'engager dans une saignée transversale (7 ; 150) formée sur la colonne centrale (1 ; 101) afin de les immobiliser en translation sur cette dernière. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la colonne centrale (1 t 101) est pourvue d'une série de saignées (7 ; 150) dont l'écartement mutuel, selon la direction longitudinale de la colonne (1 ; 101) correspond sensiblement à l'épaisseur des couronnes (3 ; 103). 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les rondelles (202) présentent un trou central (240) taraudé, tandis que la colonne centrale (201) est pourvue d'un filetage (250), les rondelles (202) étant fixées à cette dernière par vissage. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les tenons (5) sont des plaquettes munies chacune d'un bourrelet de retenue (13) adapté pour s'emboiter dans une mortaise complémentaire (4) formée à la périphérie d'une couronne (3 ; 103 ; 203). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les tenons (5) sont percés d'un trou (12) destiné à recevoir une goupille pour la fixation de la barre associée. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la colonne centrale (1 ; 101 201) est équipée d'au moins un tenon d'extrémité, et de préférence de deux, qui est (sont) disposé(s) en bout, dans le prolongement de la colonne. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1à 10, caractérisé par le fait que la colonne centrale (1 ; 101 ; 201) est dimensionnée de telle manière qu'elle puisse recevoir soit une seule couronne (3 t 103 ; 203), soit un empilage de deux ou trois couronnes.