Brevet FR2624536A1 — publié le 19890616

La présente invention concerne une structure auto-porteuse à usage constructif composée d'un réseau d'alvéoles polygonales dont chaque élément est assemblé par collage. Cette structure se décompose : en barres rectilignes ou courbes sur leurs longueurs selon que la structure définit une paroi plane., en simple courbure (cône, P.H., etc..,) ou double courbure (sphère, paraboloide, etc...). et de connecteurs multidirectionnels autour d'un seul aie, assurant la fixation par collage de ltextrémité de chaque barre. Traditionnellement ce type de structure est réalisée selon deux techniques sensiblement, différentes. La La structure plane et a simple courbure est composée de réseaux de connecteurs et barres disposés suivant deux couches, reliées entre elles par un autre jeu de barres définissant un volume élémentaire, tétraédrique mécaniquement stable. Cette structure nécessite un grand nombre d'éléments. 2 ) La structure à double courbure est composée d'un réseau de connecteurs et barres sur une seule couche définissant une surface élémentaire triangulaire. Sa stabilité est generalement suffisante dans le cas de formes simples. Les formes plus complexes, notamment celles comportant : des zones d'inflexions, des charges ponctuelles, etc..., sont critiques b sa stabilité et nécessitent localement une plus grande rigidité. Dans ce cas la technique decrite précédemment est localement utilise. Selon la technique connue, le connecteur est caractérisé par : le nombre de barres qui y concourent (6 minimum), la répartition spatiale de leurs angles relatifs, et leurs modes de fixation. Ces connecteurs sont le plus souvent composés de pièces métalliques moulées, usinées, acceptant mal les réglages angulaires. Les techniques habituelles nécessitent plusieurs centaines, voir plusieurs milliers de barres et connecteurs de types différents pour la construction d'une forme simple. Une structure de forme complexe multiplie les types de connecteurs. Il existe des connecteurs permettant une liberté angulaire en rotation des barres qui y sont accouplées. La fixation des barres sur ce type de connecteur est problématique, en effet: -les barres fixees par serrage sont sujet a glissement et déplacement, dans le cas de structures 9 mailles polygonales de plus de trois côtés, mais pourraient se justifier pour des structures à mailles triangulaires. -les barres fixées par un dispositif mécanique positif, est ouvrée en place. et a l'inconvénient d'être plus laborieuse à exécuter. Le but de la présente invention est de permettre la réalisation plus simple et plus aisée de structures meme complexes, en limitant le maillage à une seule couche et l'assemblage à un seul type de connecteur sans nuire a sa stabilité. Cette structure auto-porteuse, formée d'alvéoles polygonales, comporte en effet un seul réseau de barres dans son épaisseur, de section rectangulaire par exemple. Chaque chant de la barre, par sa forme, précise les éventuelles enveloppes intérieures et extérieures. La barre, par ses formes. ses dimensions et sa ccnfiguration en alveoles, définit entièrement la structure caractérisée par sa forme, sa stabilité et sa rigidité. Chaque extrémité de la barre comporte un usinage adapté à sa fixation par collage sur le connecteur. Cette structure comporte également des connecteurs, tous identiques, en un matériau sensiblement isotropique, constituant l'élément de fixation de l'extrémité des barres. Les barres attenantes sont disposées radialement autour de l'axe central de symétrie de ce connecteur, au moyen d'assemblages présentant une grande surface de collage, selon le pro cédé d'aboutage à entures multiples. Les connecteurs reçoivent ainsi l'extrémité de chaque barre, ayant l'enture correspondante. Le connecteur est caractérise par sa forme extérieure, c'est une pièce de révolution générée par la rotation, autour de son axe central, d'un profil comportant de multiples entures ; il peut etre inscrit dans un volume sensiblement cylindrique.Le diamètre de fond d'enture du connecteur, l'épaisseur et le nombre de barres qui y concourent, peuvent être de dimensions suffisantes, afin de permettre une liberté angulaire à la fixation des barres, par rotation autour du connecteur. Le connecteur réalisé ainsi s'affranchit de toutes les contraintes dues aux différents angles à obtenir en préfabrication, et offre une plus grande liberté au montage. Selon une variante d'éxécution, l'enturage comporte un ou plusieurs dispositifs de fixation autovérouillants tels qu'ils résistent à l'arrachement après montage, tout en permettant une liberté angulaire à la fixation des barres, assurant l'immobilisation nécessaire à la prise de la colle. Ce dispositif est réalisé dans une zone de la partie enturée au moyen d'un emboitage male-femelle; la partie mâle comportant à son extrémité libre une augmentation de section, retenue prisonnière dans un évidement de forme sensiblement identique dans la partie femelle, après insertion. L'emboitage n'est possible que par la déformation élastique d'une au moins des pièces. La colle par sa viscosité, ainsi qu'un chanfrein d'entrée, en facilite l'insertion. Selon une autre possibilité d'éxécution, le positionnement relatif d'une barre sur le connecteur dans le sens radial, peut être controlé au moyen de faces en contact, paralèlles à l'axe central de symétrie, ménagées dans une partie de la zone enturée. Selon une possibilité de réalisation de cette structure, une colle à deux composants peut être utilisée; chaque composant appliqué à l'avance sur chacune des pièces à coller, l'un sur les entures de barres, l'autre sur les entures de connecteurs. A l'assemblage, le processus de polymérisation est déclenché par la mise en contact de ces deux composants. Selon une variante de la précédente, une colle à un ou deux composants peut être enfermée dans des micro-billes. Ce type de colle peut etre appliqué à l'avance sur chacune des parties enturées. Au moment de l'insertion, la destruction de l'enveloppe des micro-billes en libère les composants. déclenchant ainsi la polymérisation. Selon une autre variante, l'assemblage peut être réalisé au moyen d'une colle à deux composants, dont un composant appliqué 9 l'avance sur chacune des parties entures est polymérisé, le moment choisi, par le second composant par simple application ou par injection par exemple ; ce second composant agissant au coeur de L'entourage en migrant le long du joint de colle. Selon une variante d'éxécution de cette structure, un connecteur ou seulement une partie de celui-ci peut etre d'une part collée aux barres correspondantes, d'autre part fixée à d'autres parties de la construction de natures différentes, (maçonnerie, poteau, poutre, etc...) par tout dispositif de fixation positif : collage, scellement, vissage, etc... L'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin shématique annexé représentant t titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'éxécution de cette structure autoporteuse. La figure 1 représente en perspective un exemple de structure selon l'invention. La figure 2 représente une vue éclatée en perspective d'une connexion. La figure 3 représente en demie-coupe une variante d'assemblage. La figure 4 représente en demie-coupe une autre variante d'assemblage. La figure 5 représente en perspective une variante de connexion. La figure 6 représente en perspective une autre variante de connexion. La structure représentée sur la figure 1 représente en perspective une paroi en double courbure à alvéoles hexagonales. La taille de l'alvéole peut etre d'une dimension suffisante au passage d'un homme. Elle est composée de barres (1), matériau découpé à base de bois par exemple, de connecteurs (2) avec leur axe de symétrie central (3) et d'une enveloppe supérieure (4). La structure peut être pourvue d'une enveloppe inférieure constituant ainsi l'ame d'un panneau sandwich. La figure 2 est une vue éclatée en perspective d'un assemblage par connecteur (2), des barres (1) fixées au moyen d'entures (5), appliqué à un réseau de mailles hexagonales par exemple. Ce type de connecteur peut étre, par exemple, débité dans un barreau de profil adéquat, ou moulé en tout matériau résistant ayant de bonnes propriétés de collabilité : en matière plastique, matériau composite. métal, etc... Avant collage complet. chaque barre peut être maintenue sur le connecteur par un organe de liaison (anneau clipse, attache à deur boucles, etc...) permettant leurs mouvements angulaires relatifs. Ainsi une structure composée d'alvéoles à quatre côtes ou plus. peut etre extensible et déployable å volonte. Suivant cette forme de réalisation, des structures peuvent etre stockées. transportées sous un volume minimum jusqu'au montage et collage final. La figure 3 est une vue en demie-coupe d'un connecteur (2a) et d'une barre (1). L'insertion de la partie mate dans la partie femelle constitue un assemblage autoverrouillant. L'insertion est réalisée par pression ou par choc, et n'est possible que par la déformation élastique des matériaux en présence. Les faces (6) et (7) en regard. font obstacle à la séparation des éléments (1) et (2a). Ce dispositif permet toutes libertés en rotation des barres autour du connecteur. La figure 4 illustre l'assemblage d'un connecteur (2b) et une barre (1) dont la pénétration est limitée par les faces (8) en butées sur les faces (9). Ces faces peuvent limiter la pénétration d'un élément par rapport à l'autre, de façon par exemple, à conserver constante l'épaisseur du film de colle, et également à améliorer la précision du positionnement radial de ces éléments. La figure 5 est une vue en perspective d'un connecteur (2) et sa barre (1), adaptés à la fixation sur une pièce de charpente (10). La figure 6 est une vue en perspective d'un connecteur (2) collé sur une platine (11) et sa barre (1). adaptés à la fixation sur une partie.maçonnée (12), chainage, semelle par exemple, au moyen de goujon (13) et écrou (14). La figure 7 est une vue en perspective d'un connecteur (2) et des barres (1) adaptés å la fixation sur une autre partie de la construction, ici un poteau (15) au moyen de lavis (16). La structure ainsi construite selon un ou plusieurs des dispositifs décrits précédemment, - constitue un réseau d'alvéoles de formes laissées au choix de l'utilisateur. L'alvéole triangulaire offre la plus grande stabilité. L'alvéole peut etre constituée de plus de trois côtés égaux ou non, la stabilité d'un tel réseau de polygones. peut être assurée par la fixation d'une enveloppe extérieure par exemple, ou tout autre dispositif de contreventement. Les applications de la présente invention sont destinées a tout type de construction nécessitant légèreté et rigidité, de dimensions pratiquement illimitées, de formes pouvant etre complexes, avec un minimum de matériaux, telles que par exemple : batiment, citerne, silo, navire, cellule flottante ou immergee, statue, sculpture, monument, pont, tour, échaffaudage, coffrage perdu, etc... voir même satellite construit en orbite ou éléments de construction tels que : charpente, plancher ou plafond porteur, toiture, mur, balcon, serre, etc... menuiserie, cadre, casiers, mobilier divers, etc... La construction de cette structure peut être conçue et fabriquée à l'aide de moyen informatique tel que : Conception Assistee par Ordinateur pour l'analyse des formes à réaliser et le dimensionnement de chaque élément; Production des barres par machines-outils à commande numérique en relation directe avec le système informatique d'aide à la conception. REVENDICATIONS I > Structure auto-porteuse, formée d'alvéoles polygonales constituées par un seul réseau de barres (1) rectilignes ou courbes sur leur longueur, assemblées à leurs extrémités comportant une grande surface de collage de type å entures multiples, au moyen de connecteurs (2) de formes correspondantes, caractérisée en ce que ledit connecteur (2) en un matériau sensiblement isotropique, est une forme de révolution générée par la rotation autour de l'aie central de symétrie (3), d'un profil comportant de multiples entures (9), le connecteur (2) etant inscrit dans un volume sensiblement cylindrique. 2) Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que : le diamètre de fond d'enture du connecteur, l'épaisseur et le nombre de barres qui y concourent, sont de dimensions telles qu'elles permettent une liberté angulaire à la fixation des barres, par rotation autour du connecteur. 3) Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'assemblage enturé comporte un ou plusieurs dispositifs de fixation autovérouillant, réalisés par un emboitage male/femelle, la partie male comportant 8 son extrémité libre une augmentation de section correspondant a un évidement de forme sensiblement identique dans la partie femelle les faces en regard (6) et (7) faisant obstacle å la séparation des éléments (1) et (2). 4) Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracterisee en ce que la précision du positionnement radial des barres (1), autour du connecteur (2), est contrôlée au moyen de faces en contact(8) et (9). sensiblement parallèles à l'axe central de symétrie du connecteur, ménagées dans lazone enturée. 3) Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des connecteurs ou une partie seulement de ceux-ci sont fixés d'une part, aux barres correspondantes par collage, d'autre part, å d'autres parties de la construction de natures différentes, par tout dispositif de fixation. 6) Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par l'assemblage au moyen d'une colle å deux composants, dont chaque composant appliqué å l'avance respectivement, d'une part, sur les entures de barres, d'autre part, sur les entures de connecteurs, polymérise après assemblage. 7) Structure selon les revendications 1 a 5, caractérisée par l'assemblage au moyen d'une colle b un ou deur composants emprisonnés dans des micro-billes, appliquée a l'avance sur chacune des parties enturées, est activée par la destruction de l'enveloppe des microbilles au montage. 8) Structure selon les revendications 1 à 3, caractérisée par l'assemblage au moyen d'une colle à deux composants, dont un composant appliqué è l'avance sur chacune des parties enturées est polymérisé, le moment choisi, par le second composant agissant au coeur de l'enturage en migrant le long du joint de colle.