Brevet FR2744198A1 — publié le 19970801

L'invention se rapporte à une structure tridimensionnelle parasismique formée d'éléments longilignes assemblés par leurs extrémités à l'aide de noeuds d'assemblage et notamment, à une telle structure formant notamment la charpente d'une construction telle une habitation. Pour la réalisation de la charpente d'habitation ou de local à vocation éducative ou sportive, au lieu des constructions classiques par exemple en béton ou en briques, il est connu de faire appel à des structures tridimensionnelles formées de nappes métalliques planes sur lesquelles sont rapportés des éléments de couvertures et les parois latérales. Dans l'idée de l'homme du métier, ces structures réticulées doivent être utilisées de manière telle que les axes neutres des éléments longilignes qui les constituent et les efforts qui les sollicitent restent dans le plan de ra nappe. A cet effet, ces nappes planes sont donc principalement utilisées pour réaliser des parois verticales. Cependant, ces nappes planes ont également été déjà utilisées pour supporter des efforts sensiblement orthogonaux à leur plan et notamment, pour la réalisation des versants d'une toiture. Par exemple on connaît une structure de bâtiment (FR-A2.617.883) comprenant - une pluralité de montants verticaux délimitant la périphérie du bâtiment, - portées par ces montants, au moins deux nappes planes ou courbes obtenues par l'assemblage d'éléments longilignes avec des noeuds d'assemblage. Ces nappes planes constituant les versants de la toiture sont ensuite recouvertes d'éléments de couverture dont le poids induit des forces verticales et donc qui ne sont pas orientées dans le plan de la nappe. Les éléments longilignes sont assemblés entre eux à l'aide de noeuds d'assemblage de manière à former une résille à maille triangulaire. Les noeuds d'assemblage comprennent un support autour duquel rayonnent des branches de liaison en forme de lame sur lesquelles se fixent les extrémités des éléments longilignes. La fixation de ces éléments longilignes sur les branches du noeud peut être obtenue par soudure ou, de préférence, par des moyens de fixation amovibles tels des boulons et, à cet effet, les branches de liaison présentent des trous de passage pour les tiges des boulons. Le support utilisé pour cette réalisation consiste en une platine qui porte sur l'une de ses faces les branches de liaison qui sont rapportées sur la platine par soudure. Les branches de liaison sont, par exemple, constituées par les extrémités d'une lame métallique Les branches de liaison sont distinctes La transmission des efforts orientés selon l'axe longitudinal des éléments longilignes se réalise au niveau des jonctions entre les lames et la platine, ce qui crée des concentrations de contraintes importantes. Pour améliorer la résistance aux forces qui s'exercent selon une direction sensiblement normale au plan dans lequel s'étend la nappe sont prévus - une contre-platine qui vient en appui sur les champs des branches opposés aux champs fixés par soudure sur la platine et, - un moyen de rapprochement de la contre platine en direction de la platine, lequel exerce une action de serrage important. Le bâtiment obtenu ne possède malheureusement pas toutes les qualités nécessaires pour supporter les conséquences d'un tremblement de terre qui engendre, sur la structure, des forces et des efforts orientés dans toutes les directions. En effet, chaque nappe plane travaille indépendamment l'une de l'autre et, de ce fait, lors d'un tremblement de terre une partie de la structure peut se déplacer selon une direction contraire à la direction de déplacement d'une autre partie de la structure et engendrer des ruptures notamment au niveau des noeuds d'assemblage. Un des résultats que l'invention vise à obtenir est une structure d'habitation qui offre des capacités de résistance aux séismes qui sont nettement supérieures à celles des bâtiments connus. Ces structures sont notamment destinées à équiper les zones à risques. A cet effet, l'invention a pour objet une structure tridimensionnelle du type précité caractérisée en ce que - certaines des branches de liaison des noeuds d'assemblage sont assemblées deux à deux par des plaques de liaison s'étendant dans un plan parallèle au plan de la platine et à une distance prédéterminée de celle-ci, - les moyens de fixation des éléments longilignes sur les branches de liaison sont distants du centre de la platine d'une valeur inférieure à la distance mesurée entre le centre de cette platine et le bord externe des plaques de liaison et, - l'épaisseur des branches de liaison, des plaques de liaison et de la platine sont fixées pour que l'inertie mécanique au long de l'axe longitudinal des branches de liaison soit au moins équivalente à celle de l'élément longiligne. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente, schématiquement - figure 1 : une vue de face d'une structure selon l'invention, - figure 2 : une vue de côté d'une autre structure selon l'invention, - figure 3 : une vue de dessus d'un noeud d'assemblage, - figure 4 : une coupe selon IV-IV de la figure 3, - figure 5 : une vue latérale d'un noeud de la partie courante de la nappe. En se reportant au dessin, on voit que la structure 1 tridimensionnelle formant notamment la charpente d'une construction est constituée d'éléments 2 longilignes assemblés par leurs extrémités à l'aide de noeuds 3 d'assemblage. Classiquement cette structure comprend - une pluralité de montants 4 verticaux délimitant la périphérie d'un bâtiment, - portées par ces montants, au moins deux nappes 5 planes ou courbes obtenues par assemblage d'éléments 2 longilignes et formant les versants 5a de la toiture Les éléments 2 longilignes sont assemblés entre eux à l'aide de noeuds 3 d'assemblage pour former une résille à maille triangulaire. De manière connue, chaque noeud 3 d'assemblage comprend une platine 6 dont au moins une 7 des deux faces 7, 8 porte des branches de liaison 9 en forme de lame qui rayonnent selon les directions choisies pour les éléments longilignes et sur lesquelles branches de liaison, les éléments longilignes sont maintenus par des moyens 20 de fixation. Ces lames sont maintenues dans des plans perpendiculaires au plan de la platine. Selon une caractéristique essentielle de l'invention - certaines des branches 9 de liaison des noeuds d'assemblage sont assemblées deux à deux par des plaques 13 de liaison s'étendant dans un plan parallèle au plan de la platine 6 et à une distance prédéterminée de celle-ci, - les moyens de fixation des éléments longilignes sur les branches de liaison 9 sont distants du centre C de la platine d'une valeur inférieure à la distance mesurée entre le centre de cette platine et le bord externe 13A des plaques de liaison et, - l'épaisseur des branches de liaison 9, des plaques de liaison 13 et de la platine sont fixées pour que l'inertie mécanique au long de l'axe longitudinal 9A des branches de liaison 9 soit au moins équivalente à celle de l'élément longiligne 2. Il ne doit pas y avoir d'affaiblissement. Selon une caractéristique de l'invention - d'une part, les pieds 10 des montants de la structure sont encastrés, par exemple, dans l'épaisseur d'une dalle 11 en béton qui s'étend sur la surface occupée par la dite structure, - d'autre part, la structure modulaire tridimensionelle comprend des entretoises 12 qui s'étendent entre les versants 5A de la structure pour réaliser une reprise des forces. Pour réaliser la reprise des forces entre les versants 5A, les extrémités de ces entretoises 12 sont associées à certains des noeuds d'assemblage qui, à cet effet, comportent sur la face 8 de la platine opposée à celle (7) portant les branches de liaison, une branche annexe 14, laquelle branche annexe s'étend selon une inclinaison complémentaire a celle du versant. Cette branche annexe sera parallèle au plan d'appui de la structure donc horizontale. Avantageusement, le noeud 3 d'assemblage comprend un noyau central 15 de forme cylindrique de révolution qui s'élève perpendiculairement au plan 16 de la platine et sur lequel noyau prennent appui les extrémités des branches de liaison 9, ces branches de liaison 9 étant, en plus de leur fixation à la platine, fixées par soudure sur le dit noyau. Au lieu que les branches de liaison soient situées dans des plans strictement radiaux, ces branches de liaison sont situées dans des plans parallèles aux plans radiaux R précités et sont déportées d'une valeur telle que l'axe des âmes I des éléments longilignes fixés sur ces branches seront quant à elles dans des plans radiaux. La structure comportera éventuellement des piliers 17 de reprise de charge 'des entretoises 12 lorsque la portée est importante ou lorsque ces entretoises servent d'appui a un plancher on obtient ainsi une véritable structure tridimensionnelle apte à rsistcr aux séismes. REVENDICATIONS 1. Structure tridimensionnelle formée d'éléments longilignes assemblés par leurs extrémités à l'aide de noeuds d'assemblage comprenant - une pluralité de montants (4) verticaux délimitant la périphérie d'un bâtiment, - portées par ces montants, au moins deux nappes (5) planes ou courbes obtenues par assemblage d'éléments (2) longilignes et formant les versants (5a) de la toiture, et chaque noeud d'assemblage comprenant une platine (6) dont au moins une (7) des deux faces (7, 8) porte des branches (9) de liaison en forme de lame qui rayonnent selon les directions choisies pour les éléments longilignes et sur lesquelles branches de liaison, les éléments longilignes sont maintenus par des moyens (20) de fixation, cette structure étant CARACTERISEE en ce que - certaines des branches (9) de liaison des noeuds d'assemblage sont assemblées deux à deux par des plaques (13) de liaison s'étendant dans un plan parallèle au plan de la platine et à une distance prédéterminée de celle-ci, - les moyens (20) de fixation des éléments longilignes sur les branches de liaison (9) sont distants du centre (C) de la platine d'une valeur inférieure à la distance mesurée entre le centre (C) de cette platine et le bord externe (13A) des plaques de liaison et, - l'épaisseur des branches de liaison (9), des plaques de liaison (13) et de la platine sont fixées pour que l'inertie mécanique au long de l'axe longitudinal des branches de liaison (9) soit au moins équivalente à celle de l'élément longiligne. 2. Structure tridimensionnelle selon la revendication 1 caractérisée en ce que le noeud (3) d'assemblage comprend un noyau central (15) de forme cylindrique de révolution qui s'élève perpendiculairement au plan 16 de la platine et sur lequel noyau prennent appui les extrémités des branches (9) de liaison, ces branches (9) de liaison étant, en plus de leur fixation à la platine, fixées par soudure sur le dit noyau. 3. Structure tridimensionnelle selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce qu'au lieu que les branches de liaison soient situées dans des plans strictement radiaux, ces branches de liaisons sont situées dans des plans parallèles aux plans radiaux (R) précités et sont déportées d'une valeur telle que l'axe des âmes (I) des éléments longilignes fixés sur ces branches seront quant à elles dans des plans radiaux. 4. Structure tridimensionnelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que - d'une part, les pieds (10) des montants de la structure sont encastrés, - d'autre part, la structure modulaire tridimensionelle comprend des entretoises (12) qui s'étendent entre les versants (5A) de la structure pour réaliser une reprise des fdrces 5. Structure tridimensionnelle selon la revendication 4 caractérisée en ce que, pour réaliser la reprise des forces entre les versants (5A), les extrémités de ces entretoises (12) sont associées à certains des noeuds d'assemblage qui, à cet effet, comportent sur la face 8 de la platine opposée à celle (7) portant les branches de liaison, une branche (14) annexe, laquelle branche annexe s'étend selon une inclinaison complémentaire à celle du versant. 6. Structure tridimensionnelle selon la revendication 1 caractérisée en ce que la structure comporte des piliers (17) de reprise de charge des entretoises (12).