Brevet FR2646226A1 — publié le 19901026

ELEMENTS DE JONCTION POUR STRUCTURE SPATIALE La présente invention a pour objet un élément de jonction pour une structure spatiale constituée par des éléments modulables et susceptibles d'être assemblés, comprenant de préférence des poutrelles a section prismatique. Elle se rapporte également aux structures spatiales constituées par l'assemblage de poutrelles en treillis reliées entre elles à l'aide des éléments de jonction précités. Les éléments de structure spatiale et interchangeable sont utilisés pour supporter des plateaux, des objets, des projecteurs, des caméras, des objets d'art dans des conditions extrêmement variées. Ces structures sont en général basés sur des systèmes de poutrelles généralement triangulées et à l'heure actuelle les modèles les plus courants sont soit des échafaudages de type classique dans le domaine du bâtiment que l'on peut assembler tube par tube ou élément par élément par un système d'emboitage soit des poutrelles généralement à trois ames et section prismatique.Du fait de l'utilisation d'éléments généralement de grande longueur et de poutrelles préfabriquées généralement de section triangulaire, les assemblages donnent lieu souvent à des difficultés de montage dans la mesure où les noeuds ne sont pas toujours simples à monter ce qui limite les différentes formes de montage possibles. La présente invention concerne un nouvel ensemble d'éléments de construction de forme simple, modulaire et interchangeable permettant des configurations extrêmement variées, adaptés à tous les domaines techniques doé ceux énumérés ci-dessus et en particulier les expositions, les manifestations publiques et les spectacles ainsi que les studios de cinéma, de télévision ou de photographie, les manifestations sportives, les présentations d'objets d'art aussi bien en salle qu'à l'extérieur. La poutrelle de base est souvent une poutrelle à section générale rectangulaire de préférence en U et dont les faces sont obtenues à partir d'un treillis métallique à mailles régulières rectangulaires ou carrées, du type des treillis de fer à béton pour le ferraillage des dalles. De tels treillis existent dans le commerce et présentent un quadrillage généralement régulier en fers ronds de même diamètre qui peuvent servir de base à la fabrication de poutrelles conformes à la présente invention. Dans ce qui suit et pour simplifier, on se réfèrera à des poutrelles à mailles carrées et à section carrée étant bien entendu que selon les domaines d'utilisation les charges et les longueurs prévues, l'homme de l'art pourra faire varier les dimensions des mailles, le diamètre des fers utilisés, et, bien entendu il pourra utiliser d'autres profilés métalliques que des fers à béton. Néanmoins cette solution étant la plus simple et la plus économique on s'y référera dans ce qui suit. On notera également que pour simplifier, il ne sera question dans la présente description que de structures métalliques mais il est évident qu'on peut utiliser d'autres structures notamment des structures en polymères, eventuellement armées, par exemple de fibres de carbone ou de fibres de verre ou même de fils métalliques. La présente invention a pour objet un élément de jonction pour une structure spatiale constituée par des éléments modulables et susceptibles d'être assemblés comprenant des poutrelles à section prismatique, cet élément de jonction comportant: - d'une part, un organe d'extrémité destiné à être fixé à une extrémité d'une poutrelle et présentant une forme correspondant à celle de la face d'extrémité de la poutrelle, - d'autre part, un élément d'assemblage constit- é par une pièce polyédrique présentant au moins deux faces, la forme de chaque face destinée à être assemblée à l'organe d'extrémité précité d'extrémité correspondant à celle de cet organe d'extrémité.. Suivant une forme d'exécution de l'élément de jonction selon l'invention, les dites faces de l'élément d'assemblage et de l'organe d'extrémité sont formées de plaques identiques. Suivant une autre forme d'exécution de l'élément de jonction selon l'invention, les plaques portent des trous de fixation disposés dans des positions correspondantes. Suivant encore une autre forme d'exécution de l'élément de jonction selon l'invention, les plaques sont carrées Suivant un mode de réalisation de l'élément de jonction selon l'invention, les plaques sont rectangulaires. Suivant un autre mode de réalisation de l'élément de jonction selon l'invention, les plaques sont polygonales. Suivant une forme d'exécution de l'élément de jonction selon l'invention, l'élément d'assemblage présente une forme cubique ou une forme prismatique à faces latérales formées par des plaques carrées. Suivant une autre forme d'exécution de l'élément de jonction selon l'invention, les poutrelles sont constituées par un treillis sur trois faces, les poutrelles étant de section générale quadrangulaire. Il est également possible que le treillis soit constitué par des maillages quadrangulaires. De préférence, l'organe d'extrémité est soudé au dit treillis. L'invention a également pour objet une structure spatiale constituée par l'assemblage de poutrelles en treillis reliées entre elles à l'aide d'éléments de jonction tels que décrits ci-dessus. Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques et les avantages de la présente invention, on va en décrire des exemples de réalisation étant bien entendu que ceux-ci ne sont pas limitatifs quant à leur mode de mise en oeuvre et à leurs applications. On se réfèrera aux figures suivantes dans lesquelles: - la figure 1 est une vue en perspective d'une poutrelle équipée d'un organe d'extrémité conforme à l'invention; - la figure 2 représente également en perspective un élément d'assemblage de forme cubique; - la figure 3 représente en perspective un élément d'as semblage an forme de prisme à base équila térale permettant des assemblages à 1200; - la figure 4 représente schématiquement représente en perspective un élément d'assemblage en forme de prisme à base hexagonale. La figure 1 représente schématiquement une poutrelle 1 pouvant servir à la fois de poutrelles, de poteaux ou d'éléments de toute charpente ou de tout ensemble architectural que l'on veut édifier dans l'espace. Cette poutrelle 1 se compose essentiellement d'un treillis métallique à trois faces repliées perpendiculairement en U, deux ailes 2 et 3 formant les branches du U et une face 4 formant le fond, la section d'ensemble présentant une forme générale carrée. La poutrelle métallique 1 est constituée par des fers longitudinaux et des fers transversaux constituant un maillage carré (d'autres maillages tels par exemple hexagonaux ou rectangulaires pourraient tout aussi bien être employés). Les poutrelles peuvent être de longueur différente. A chaque extrémité de la poutrelle sont prévus des passages 6 et 8 respectivement. Sur ces extrémités sont soudées des organes d'extrémité 5 et 7 ayant la forme d'une plaque et comportant des trous 9, 10 qui sont de préférence pratiqués au moins aux angles de ces organes d'extrémité ou plaques de facon à permettre l'assemblage avec d'autres éléments. On conçoit immédiatement que l'on peut mettre bout à bout des poutrelles semblables à celle de la figure 1 par simple boulonnage à travers les trous 9 et 10 de deux plaques montées de façon adjacentes. L'élément d'assemblage de forme cubique 11 représenté sur la figure 2 comporte six faces identiques constitués de de plaques 12, 13 ou 14, semblables de préférence à la plaque dont est formé l'organe d'extrémité. Ces plaques 12, 13 ou 14, tout comme les plaques 5 et 7 présentent de préférence une ouverture centrale 15, 16 ou 17 pour faciliter le montage et bien entendu des trous d'assemblage tels que 18, 19 ou 20 disposés de préférence au voisinage des angles. L'élément d'assemblage représenté à la figure 2 peut être associé par l'une quelconque de ses faces à l'extrémité telle que celle de la figure 1. Cela peut permettre d'assembler deux poutrelles à angle droit, trois poutrelles pour former un T, quatre poutrelles pour former une croix et même cinq ou six poutrelles pour former des structures plus complexes. On peut ainsi constituer dans l'espace, des cadres et des parallélépipèdes de toute dimension. L'élément d'assemblage représenté sur la figure 2 peut également être complété par des barres transversales engagées dans les différentes ouvertures 15, 16 17. Sur la figure 3, est représenté un élément d'assemblage en forme de prisme dont les deux faces d'extrémité ont la forme d'un triangle équilatéral et dont les trois faces latérales 21, 22 et 23 ont la forme de carrés de même dimension et de même caractéristique que celles de l'élément d'assemblage représenté sur la figure 2 et des organes d'extrémités 5 et 7 de la poutrelle de la figure 1. Avec l'élément d'assemblage représenté sur la figure 3 on peut assembler trois poutrelles en étoile. Sur la figure 4, est représenté un élément d'assemblage à base hexagonale présentant par conséquent deux faces d'extrémité hexagonales 31 et 32 et six faces latérales carrées 33 à 38 ayant les mêmes caractéristiques que les faces carrées decrites précédemment en relation avec les figures 1, 2 et 3, ce qui permet par conséquent des assemblages de deux à six poutrelles soit dans le prolongement l'une de l'autre soit à 600 soit à 1200. Ceci permet toutes sortes de combinaison. Sur cette figure, on peut constater qu'il est possible d'utiliser les faces hexagonales 31 et 32 pour y disposer un certain nombre de trous d'assemblage 40, 41 qui pris quatre à quatre peuvent constituer des moyens d'assemblage d'un carré d'extrémité d'une poutrelle ou d'une autre pièce d'assemblage. Il est évident qu'avec ce qui vient d'être décrit on peut évidemment réaliser d'autres pièces d'assemblage polyé drique ayant de préférence un certain nombre de faces carrées ou dans lesquelles peuvent s'inscrire des carrés, ceci en fonction des utilisations que l'on veut en faire. Pour réaliser une structure spatiale, on commence à fixer à au moins une extrémité de la poutrelle 1, un organe d'assemblage ou plaque 5 par un moyen d'assemblage rigide, de préférence par soudure encore que toute autre mode d'assemblage, tel que collage puisse dans certains cas parfaitement convenir. Lorsque cette plaque 5 est rigidement fixée à l'extrémité de la poutrelle 1, on vient y appliquer une face latérale de l'élément d'assemblage 11, 23 ou 32 en prenant soin que les trous 9 de l'organe d'assemblage 5 viennent se placer en face des trous 18 ou 19 de la face latérale correspondante de l'élément d'assemblage 11, 23 ou 32. On introduit ensuitedes boulons d'assemblage (non représentés) qui traversent les trous en regard et on assemble ainsi rigidement les deux faces en regards de l'organe d'assemblage 5 et de l'élément d'assemblage employé. On peut bien entendu remplacer l'assemblage par boulonnage par tout autre moyen équivalent, démontable ou non, tel que le collage des faces en regard. Si l'on veut construire un portique d'une portée relativement grande, on a intérêt soit à utiliser des poutrelles de forte section soit à utiliser plusieurs poutrelles que l'on pourra monter parallèlement en insérant de place en place des petites poutrelles verticales de raccord entre deux cubes d'assemblage. On peut également envisager d'autres formes de pièces d'assemblage utiles et il est important de disposer de trous correspondant au module défini pour la maille de base. Comme on l'a vu à la description, on a decrit une solution à mailles carrées, mais on peut également utiliser des mailles rectangulaires et dans certains cas des mailles paral lèlépipédiques ou en losange dans le cas où par exemple l'on veut réaliser sur la face ouverte de 1'U des portées obliques recevant une ou plusieurs plaques d'assemblage. Les éléments de jonction selon l'invention permettent une très grande variété de constructions aisées à monter et à démonter. Le choix du matériau et le choix de la nature de la surface du matériau peuvent permettre de jouer sur l'aspect esthétique. I1 est évident que l'on peut utiliser en particulier de préférence des métaux inoxydables ou à revêtement inoxydable ou encore recouvert d'un revêtement peint ou en matière plastique ce qui permet d'obtenir des jeux de couleurs, ce que l'on peut également réaliser avec des structures qui ne sont pas totalement métalliques mais qui sont par exemple des structures en polymères armées.On peut également concevoir qu'au moins certaines parties des éléments soient remplacées par des éléments en bois ou en autre matériau et que les mailles, soient recouvertes d'un matériau, plan ou non, qui peut consister en tissu, papier, carton, éléments, grillages, etc, notamment lorsqu'il s'agit de les employer dans des présentations à caractère artistique par exemple dans des expositions--d'objets d'art ou dans des stands commerciaux ou encore & titre artistique direct. L'intérêt de ces structures est évidemment, selon la dimension des mailles qui ont été choisies, de pouvoir éventuellement utiliser les barreaux qui constituent ces mailles pour s'en servir comme échelle ce qui peut faciliter considérablement le montage de structure de taille importante. On peut également à l'aide des srtuctures spatiales obtenues selon l'invention tendre des surfaces permettant par exemple de former des écrans de projection. On notera enfin qu'en utilisant des mailles de relativement faible dimension, il est possible de réaliser des mobiliers d'exposition ou d'intérieur comme par exemple des structures de rangement ou de bibliothèque et tout autre structure modulaire comme par exemple des mezannines dans des pièces de grande dimension. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles å l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Elément de jonction pour une structure spatiale constituée par des éléments modulables et susceptibles d'être assemblés comprenant des poutrelles à section prismatique. I1 comporte - d'une part, un organe d'extrémité (5, 7) destiné à être fixé à une extrémité d'une poutrelle (1) et présentant une forme correspondant à celle de la face d'extrémité de la poutrelle (1), - d'autre part, un élément d'assemblage (11, 23, 32) cons titué par une pièce polyédrique présentant au moins deux faces, la forme de chaque face destinée à être assemblée à l'organe d'extrémité (5, 7) précité correspondant à la forme de cet organe d'extrémité (5, 7). 2.- Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dites faces de l'élément d'assemblage (11, 23, 32) et de l'organe d'extrémité (5, 7) sont formées de plaques identiques. 3.- Structure selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les plaques portent des trous de fixation (9, 18, 19) disposés dans des positions correspondantes. 4.- Structure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les plaques sont carrées. 5.- Structure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les plaques sont rectangulaires. 6.- Structure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les plaques sont polygonales. 7.- Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'élément d'assemblage (11, 23, 32) présente une forme cubique. 8.- Structure selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que l'élément d'assemblage (11, 23, 32) présente une forme prismatique à faces latérales formées par des plaques carrées. 9.- Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les poutrelles (1) sont constituées par un treillis sur trois faces, les poutrelles étant de section générale quadrangulaire. 10.- Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lesquelles le treillis est constitué par un maillage quadrangulaire. 11.- Structure selon l'une quelconque des revendication 1 à 10, caractérisée en ce que l'organe d'extrémité (5, 7) est soudé au dit treillis. 12.- Structure spatiale caractérisée en-ce qu'elle est constituée par l'assemblage de poutrelles (1) en treillis reliées entre elles à l'aide d'éléments de jonction selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.