Brevet FR2801329A1 — publié le 20010525

La présente invention concerne une armature de construction obtenue par l'assemblage d'éléments hexagonaux, de manière à former structure en forme dôme ou analogue, une construction comprenant telle armature, et un procédé de construction de cette armature et de cette construction. On connaît déjà des armatures, typiquement métalliques, en forme de dôme. Ces structures sont, une fois construites, fixes, l'armature pouvant avoir une seule configuration. On connaît par ailleurs, des armatures constituées par assemblage d'éléments hexagonaux articulés entre eux. Ces armatures sont typiquement.planes, et ne peuvent être incurvées de manière à former une structure à deux courbes formant typiquement un dôme. Par ailleurs, les montants de l'armature sont reliés entre eux niveau de noeuds liaison. Ces noeuds doivent typiquement raccorder moins huit à dix montants entre eux de manière fixe ou articulée, dans les armatures connues à ce jour. D'où une structure complexe de ces noeuds, par exemple de forme sphérique avec encoches d'ancrage et/ou d'articulation. Par ailleurs, il existe un besoin en matière d'armatures pour constructions conçues de matière telle qu'elles puissent prendre différentes formes. Par exemple, ces armatures doivent s'adapter à différentes formes et/ou dimensions de support. L'invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur, et propose une armature destinée à une construction en forme générale de dôme ou analogue, et apte à prendre différentes formes en fonction de la construction souhaitée. L'invention propose également une armature dont la structure des noeuds est simplifiée. cet effet, l'invention propose selon un premier aspect une armature, destinée la construction d'une structure en forme de dôme ou analogue, constituée par assemblage d'éléments en forme d'hexagone régulier dans lesquels trois sommets sont reliés par un grand triangle équilatéral dont les côtés sont communs aux hypoténuses de trois triangles isocèles , les sommets des trois triangles isocèles correspondant aux trois autres sommets de l'hexagone, les hexagones étant reliés deux à deux par un seul sommet, les espaces compris entre les hexagones formant des petits triangles équilatéraux, les plans de chaque triangle isocèle formant chacun un certain angle par rapport au grand triangle équilatéral, deux triangles isocèles de base étant placés d'un même côté du plan du grand triangle équilatéral, et le troisième triangle isocèle complémentaire étant placé du côté opposé du plan du grand triangle équilatéral, de manière à constituer la forme d'un dôme. angles des triangles isocèles par rapport aux plans grands triangles equilatéraux sont inférieurs sensiblement à 130 , de maniere que l'armature soient autoportante. Les angles des plans des triangles isocèles par rapport plans des grands triangles équilatéraux pour chaque hexagone diffèrent entre les hexagones selon la position de l'hexagone dans l'armature. triangles des hexagones sont raccordés au niveau de noeuds de jonction, noeuds raccordant au moins six montants, et étant aptes à autoriser la rotation des triangles isocèles par rapport aux triangles équilatéraux de l'armature, jusqu'à une position de maintien souhaitée de l'armature. L'armature comprend des premiers noeuds formés par les sommets des triangles isocèles complémentaires. L'armature comprend des seconds n#uds formés par les sommets médians des triangles isocèles de base. Selon un mode de réalisation, les côtés des triangles isocèles sont articules avec les côtés des grands triangles équilatéraux des hexagones et les côtés petits triangles équilatéraux situés entre les hexagones, au moyen de charnieres autorisant la rotation des triangles isocèles. Les côtés des triangles formant les montants de l'armature sont des tubes, des profilés ou analogues. Les triangles de l'armature forment des panneaux en métal, verre, tissus, matière plastique ou analogue. Les cotés des triangles de l'armature ont une longueur de l'ordre de quelques centimètres à plusieurs mètres, typiquement 30 cm à 3 mètres. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une construction comportant une armature comportant au moins une partie formée par l'armature décrite précédemment. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un procédé de construction d'une armature telle que décrite précédemment selon lequel, de manière manuelle ou mécanisée, on raccorde les montants entre eux, on les positionne de manière à ce que l'armature soit dans un état replié, réglable, l'armature prenant la forme d'un dôme, jusqu'à une position de maintien souhaitée de l'armature dans laquelle elle est destinée à être fixée sur un support. Selon réalisation, l'armature est obtenue à partir d'une position initiale dans laquelle elle s'étend dans un plan, les hexagones étant alignés et s'étendant selon trois directions rectilignes du plan, sécantes et espacées de 60 . Selon une réalisation, on amène sur le site de construction l'armature prémontée, selon une position initiale occupant un certain encombrement, on règle position et l'amplitude de l'armature jusqu'à la position de maintien souhaitee occupant un encombrement inférieur ou supérieur. L'armature une fois mise en place dans la position souhaitee est fixée définitivement, ou temporairement. Selon un quatrième aspect l'invention concerne un procédé de réalisation d'une construction comprenant une étape de construction de l'armature décrite précedemment et une étape d'assemblage et de fixation de l'armature à un support appartenant à la construction. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va être faite en référence aux figures annexées dans lesquelles - la figure 1 est une vue générale en perspective d'une construction en forme générale de dôme selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de l'armature selon un premier mode réalisation, dans un plan, avant rotation des triangles des hexagones de l'armature ; - la figure 3 est une vue schématique partielle de dessus de l'armature, après rotation des triangles des hexagones de l'armature ; - la figure 4 est une vue schématique partielle en perspective de l'armature ; - figures 5a,5b,5c représentent des vues respectivement de côté, en coupe, dessus, de six variantes de réalisation d'une armature selon l'invention ; - figure 6 est une vue schématique plane partielle, avant rotation des triangles des hexagones, les triangles des hexagones étant reliés entre eux des charnières, selon un mode de réalisation ; - figure 7 est une vue éclatée de la figure 6 illustrant les articulations entre triangles des hexagones ; - figure 8 est une vue partielle en agrandissement de la figure 6 illustrant la structure d'une charnière selon une réalisation ; - la figure 9 est une vue en coupe selon la ligne I-I de la figure 8 illustrant la rotation d'un triangle de base de l'armature. On décrit un premier mode de réalisation de l'invention. L'armature 1 est destinée à soutenir une structure ayant la forme d'une surface à double courbe. Cette surface définit typiquement un dôme 2. L'armature 1 est formée par assemblage d'hexagones 2a. hexagones 2a sont reliés entre eux, comme cela sera décrit par la suite, manière que l'on obtienne, à partir d'une armature 1 plane avant le déplacement des hexagones 2a, une armature 1 en forme de dôme 2. On décrit tout d'abord l'armature 1 à l'état plan s'étendant dans un plan P. Les hexagones 2a de l'armature 1 s'étendent dans trois directions D1, D2, D3 possibles, espacées de 60 l'une de l'autre. Les hexagones 3 sont alignés selon la direction D1. Les hexagones 4 sont alignés selon la direction D2. Les hexagones 5 sont alignés selon la direction D3. L'armature 1 plane forme ainsi un ensemble de lignes d'hexagones, respectivement L1 selon D1, L2 selon D2, L3 selon D3. On décrit maintenant plus précisément une partie A, signalée sur la figure 2, de l'armature 1. Les hexagones 3 comprennent six sommets 6, 8, 9, 10, 11. Ainsi, sur une ligne L1 donnée, le sommet 6 d'un hexagone confondu avec sommet 9 de l'hexagone adjacent selon L1. Le sommet 0 d'un hexagone 3 confondu avec le sommet 8 de l'hexagone adjacent selon une ligne L'1 parallèle à la ligne L1. Les sommets 6, 7, 11 d'un hexagone 3 forment un triangle isocele 12. Les sommets 7, 8, 9 de cet hexagone 3 forment un deuxième triangle isocèle 13. Les sommets 9, 10, 11 de cet hexagone forment un troisième triangle isocèle 14. Les sommets 7, 9, 11 de cet hexagone forment un grand triangle équilatéral 15. Un hexagone 3 comprend ainsi trois triangles isocèles 12, 14 et un grand triangle équilatéral 15. Les côtés reliant les sommets 6 et 7, 6 et 8, 7 et 8, 8 et 9, 9 et 10 et 11, des triangles 12, 13, 14 forment ainsi les montants 18 de l'armature , et sont tous de même longueur. Les hexagones 3 adjacents et alignés selon une même ligne L1, sont en outre reliés deux à deux par un premier triangle équilatéral 16, et, un second triangle équilatéral 17, plus petits que le triangle équilatéral 15. Le triangle equilatéral 16 est formé par les sommets 6, 7 du premier hexagone 3, et le sommet 8 du second hexagone 3. Le petit triangle équilatéral 17 est formé par les sommets 6, 11 du premier hexagone 3 et le sommet 10 du second hexagone 3. Les côtés reliant les sommets 7 et 9, 7 et 11, 9 et 11 des triangles 15 forment les montants 19 de l'armature. Pour deux hexagones 3 adjacents, alignés sur une même ligne L1, le sommet 6 du premier hexagone et le sommet 9 du second hexagone sont confondus. Pour deux hexagones 4, les sommets 8 d'un premier hexagone 4 et 11 du second hexagone sont confondus. Pour deux hexagones 5, le sommet 7 du premier hexagone et le sommet 10 du second hexagone 5 sont confondus. On décrit maintenant l'armature 1, non plus plane, mais devenue tridimensionnelle, par déplacement des montants 18 et 19 de l'armature. On décrit plus précisément une zone de l'armature 1 comprenant deux hexagones 20, 21 initialement alignés selon une même ligne L1, un hexagone 22 et un hexagone 23 de part et d'autre des hexagones 20, 21. L'hexagone 20 comporte deux triangles isocèles de base 14, un triangle isocèle complémentaire 12, et un grand triangle équilatéral L'hexagone 21 comporte deux triangles isocèles de base 13, 14, un triangle isocèle complémentaire 12, un grand triangle équilatéral 15. Deux triangles équilatéraux 16, 17 relient le triangle 12 isocèle de l'hexagone et les triangles isocèles 13, 14 de l'hexagone 20. Par rapport à l'armature 1 à l'état plan, les plans P1 et P2 des deux triangles isocèles de base 13, 14 de l'hexagone 20 forment par rapport au triangle équilatéral 15 de l'hexagone 20, un angle respectivement a et p par rapport plan P4 du triangle 15 et du même côté de ce plan. Dans cette réalisation, angles a et p sont sensiblement identiques et d'environ 100 . Les sommets 8 et 10 des deux triangles de base 13 et 14 sont ainsi déplacés l'un vers l'autre par rapport à la position initiale plane. Le plan P3 du triangle complémentaire 12 de l'hexagone 20 fait un angle y de l'ordre de 120 , par rapport au plan P4 du triangle équilatéral 15 de l'hexagone 21. Les plans P5,P6 des triangles 16 et 17 entre les deux hexagones 20, 21 font des angles a et p respectivement voisins de 90 par rapport aux plans P1, P2 des triangles 13, 14 de l'hexagone 20. Ainsi, pour un hexagone donné de l'armature 1 - les deux triangles isocèles 13, 14 de l'hexagone qui s'étendent d'un même côté par rapport au plan du triangle équilatéral 15 de cet hexagone, sont appelés triangles de base ; - le troisième triangle isocèle 12, qui s'étend du côté opposé, est appelé triangle complémentaire. Pour les valeurs d'angle a, inférieures à 130 environ, l'armature 1 est typiquement autoportante. comprend ainsi que pour une même ligne L1, les triangles isocèles de base choisis des hexagones 3 sont tous les mêmes pour les hexagones 3. Autrement dit, les triangles 13, 14 d'un hexagone 3 sont mis en rotation même côté du plan P initial, pour tous les hexagones 3 d'une même ligne L1 rapport au triangle équilatéral 15, et tous les triangles isocèles de base complémentaire 12 des hexagones 3 d'une même ligne L1 sont mis en rotation pour cette ligne L1 de l'autre côté du plan P initial. Cet agencement, répété pour chaque hexagone conduit à la conformation tridimensionnelle de l'ensemble du dôme. De plus, les hexagones étant liés entre eux, l'orientation du dôme découle du choix de la direction D1, D2, D3. En effet, les hexagones d'une ligne L'1 parallèle avant la rotation à une ligne L1, sont mis en rotation de façon analogue entre cette ligne L'1 et la ligne L1. Par exemple, le triangle isocèle 13 de l'hexagone 20 est tourné de façon analogue, vers le triangle 14 de cet hexagone 20, au triangle 13 de l'hexagone 23 adjacent. ailleurs, les valeurs des angles a, 8 sont différentes en fonction de la position des hexagones 3 dans l'armature 1, les hexagones étant plus "aplatis" niveau du sommet du dôme que sur ses bords. Les montants 18, 19 de l'armature 1 se rejoignent au niveau de zones jonction. Ces zones de jonction ou noeuds, sont de deux types. L'armature comprend en premier lieu des nceuds 24 entre 6 triangles. Ces noeuds correspondent aux sommets 6 des triangles isocèles complémentaires 12. exemple, pour les hexagones 20,21, le noeud 24 relie six triangles 12, 13, 15, 16, 17 ; et plus précisément triangle isocèle 12 de l'hexagone 21 ; le triangle équilatéral 15 de l'hexagone 20 ; - les triangles isocèles de base 13,14 de l'hexagone 20. - les triangles 16,17 entre les hexagones 20 et 21. L'armature 1 comprend en second lieu des noeuds 25, à l'intersection de six triangles, correspondent aux sommets 8, 10 des triangles isocèles de base 13, 14. On appelle sommets médians les sommets 8, 10. Pour les hexagones 21, 22, 23 cités précédemment, un noeud 25 relie pour un sommet 10 : le triangle isocèle 14 de l'hexagone 20, le triangle équilatéral 15 de l'hexagone 23, triangle isocèle 12 de l'hexagone 23, triangle isocèle 13 de l'hexagone 23, triangle équilatéral 17 entre l'hexagone et l'hexagone 23, le triangle équilateral 17 entre l'hexagone 20 et l'hexagone Pour renforcer la stabilité de l'armature dans la position souhaitée, on peut utiliser des ponts 27 reliant les sommets 8,10 des triangles isocèles 13, 14 complémentaires. On a décrit précédemment l'armature 1 en forme de dôme. Cette armature 1 peut être une partie d'une armature de plus grande dimension, cette dernière pouvant comprendre l'armature 1 en forme de dôme telle que décrite précédemment, et au moins une autre partie par exemple plane. Pour construire l'armature 1, selon une réalisation, on procède aux étapes suivantes - dimensionnement de l'armature 1 et définition de la structure finale souhaitée après rotation des montants 18, 19 de l'armature 1 ; - construction de l'armature dans un plan à partir des éléments hexagonaux, cette armature étant qualifiée de "dépliée" ; - choix de la direction D1, D2 ou D3 par la définition triangles isocèles de base 13,14 et des triangles isocèles complémentaires 2 ; - mise en mouvement de l'armature 1 initialement plane jusqu'à une position souhaitée, par rotation des triangles isocèles 12, 13, 14 par rapport aux triangles équilatéraux 1 en exerçant une force sur les sommets de ces triangles isocèles et sur parties extrêmes libres 28 de l'armature 1 ; - réglage de l'amplitude l'armature 1 jusqu'à ce qu'elle soit dans la position souhaitée ; - fixation de l'armature 1 dans la position souhaitée. On a décrit, notamment souci de clarté, l'obtention d'une telle armature 1 à l'état "replié" à partir état "déplié" initial plan. Cet état "replié" peut être obtenu sur le site de construction. Typiquement, selon autre mode, l'armature est construite directement en trois dimensions selon schéma prédéterminé, sans passer par un état plan. Pour une plus grande facilité de montage, et un encombrement réduit lors du transport sur le site de construction, on peut préférer la fabrication directement à un état " replié " de l'armature, typiquement en usine, l'armature étant " dépliée " sur site, en réglant son amplitude jusqu'à la position souhaitée. On a représenté en figure différentes positions obtenues pour l'armature 1 en fonction des forces appliquees sur les hexagones. En contrôlant les forces exercées sur les ponts 27, on peut ajuster la forme du dôme souhaitée, plus moins infléchie et symétrique. Selon une réalisation, les triangles isocèles et les triangles équilatéraux de l'armature sont articulés entre eux à l'aide de charnières 26. Par exemple, le côté 32 reliant les sommets 7 et 11 comprend des charnières 26 entre le triangle isocèle 12 et le triangle équilatéral 15, et le côté 31 reliant les sommets 7 et 9 comprend des charnières 26 entre le triangle isocèle 13 et le triangle équilatéral 15. Des charnières 26 relient le triangle isocèle 13 et le triangle équilatéral 16. Selon une réalisation, la structure des charnières entre les montants peut être telle que l'on peut exercer des forces uniquement au niveau des parties extrêmes libres 28 de l'armature 1 pour la régler dans une position souhaitée. Selon une autre réalisation, les forces sont appliquees au niveau des parties extrêmes 28 et au niveau des triangles des hexagones. Le maintien de l'armature 1 dans la position souhaitée est assuré - au niveau des parties extrêmes libres 28, à l'aide de moyens de fixation appropriés ; - au niveau des charnières. Selon une variante, les charnières sont autobloquantes dans la position souhaitée. Selon une autre variante, les charnières sont bloquees à l'aide de moyens de blocages dans cette position. On comprend que l'armature, et donc la construction selon l'invention peut avoir des dimensions très variables selon l'application choisie. Les montants de l'armature peuvent avoir des dimensions de l'ordre de quelques dizaines de centimètres à plusieurs mètres. . On a représenté en figure 6 les charnières 26 pour deux hexagones dont le grand triangle équilatéral 15 fait 60cm de côté. Pour cet hexagone 20, les charnières 26 ont également un diamètre de 3cm et passent au-dessous de l'hexagone 21, pour le côté Les noeuds de liaison entre les montants, dans le d'une armature avec les charnières décrites, peuvent être limités à une membrane flexible d'étanchéité ou analogue, reliant les montants comprenant les charnières. Selon une réalisation, l'armature ne comporte pas charnières, les noeuds de liaison entre les montants sont des noeuds pleins 25, Ces noeuds pleins sont tels que ces triangles, se raccordant au niveau de ces noeuds, peuvent être en rotation. Par exemple, ils se présentent sous la forme d'une boule logeant les six montants s'y raccordant à l'aide de rotules intercalées. La structure et le positionnement des montants de l'armature sont tels qu'ils sont aptes à supporter les panneaux montés l'armature entre ces montants. Ces panneaux peuvent être notamment en verre, en métal, en matériau plastique ou analogue, transparents ou opaques. Pour certaines applications, la construction peut comprendre au niveau de l'armature des zones d'ouvertures, par exemple, pour l'aération ou l'entrée de la lumière. REVENDICATIONS 1. Armature (1), destinée à la construction d'une structure en forme de dôme (2) ou analogue, constituée par un assemblage d'éléments (3, 4, 5) en forme d'hexagones réguliers dans lesquels trois sommets (7, 9, 11) sont reliés par un grand triangle équilatéral (15) dont les côtés sont communs aux hypoténuses de trois triangles isocèles (12, 13, 14), les sommets (6, 8, 1 des trois triangles isocèles (12, 14) correspondant aux trois autres sommets de l'hexagone, les hexagones étant reliés deux à deux par un seul sommet, espaces compris entre les hexagones formant des petits triangles équilatéraux 17), les plans de chaque triangle isocèle (12, 13, 14) formant chacun un certain angle (a, a, y) par rapport triangle équilatéral, deux triangles isocèles de base (13, 14) étant placés d ' même côté du plan du grand triangle équilatéral (15), et le troisième triangle isocèle (12) complémentaire étant placé du côté opposé du plan du grand triangle équilatéral (15), de manière à constituer la forme d'un dôme. 2. Armature selon la revendication 1, caractérisée en ce que les angles (cc, P, y) des triangles isocèles (13, 14, 12) par rapport aux plans des triangles équilatéraux (15) sont inférieurs sensiblement à 130 , de manière que l'armature soient autoportante. 3. Armature selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les angles (a, P, y) des plans des triangles isocèles (13, 14, 12) par rapport aux plans des grands triangles équilatéraux (15) pour chaque hexagone diffèrent entre les hexagones selon la position de l'hexagone dans l'armature. 4. Armature selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les triangles des hexagones sont raccordés au niveau de noeuds de jonction, ces noeuds raccordant au moins six montants, et étant aptes à autoriser la rotation des triangles isocèles (12, 13, 14) par rapport aux triangles équilatéraux (15, 16, 17) de l'armature, jusqu'à une position de maintien souhaitée de l'armature. 5. Armature selon la revendications 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des premiers noeuds (24) formés par les sommets triangles isocèles complémentaires. Armature selon la revendication 5, caractérisée en qu'elle comprend seconds n#uds (25) formés par les sommets médians des triangles isocèles de base. Armature selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en que les côtés des triangles isocèles (12, 13, 14) sont articulés avec les côtés des grands triangles équilatéraux (15) des hexagones et les côtés des petits triangles équilatéraux (16, 17) situés entre les hexagones, au moyen de charnières (26) autorisant la rotation des triangles isocèles. 8. Armature selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les côtés des triangles formant les montants (18, 1 de l'armature sont des tubes, des profilés ou analogues. 9. Armature selon l'une quelconque des revendications 1 a 8, caractérisée en ce les triangles de l'armature forment des panneaux en métal, verre, tissus, matière plastique ou analogue. Armature selon l'une quelconque des revendications à 9, caractérisée en que les côtés des triangles de l'armature ont une longueur de l'ordre de quelques centimètres à plusieurs mètres, typiquement 30 à 3 mètres. 11. Construction comportant une armature, caractérisée en ce que cette armature comporte au moins une partie formée par l'armature (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. Procédé de construction d'une armature présentée dans l'une quelconque revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'on raccorde les montants entre eux, manuellement ou mécaniquement, on les positionne de manière à ce l'armature soit dans un état replié, réglable, l'armature prenant la forme d'un dome, jusqu'à une position de maintien souhaitée de l'armature dans laquelle elle est destinée à être fixée à un support. 3. Procédé de construction d'une armature selon la revendication caractérisé en ce que l'armature (1) est obtenue à partir d'une position initiale dans laquelle elle s'étend dans un plan, les hexagones (3, 4, 5) étant alignés 'étendant selon trois directions rectilignes (D1, D2, D3) du plan, sécantes espacées de 60 . 14. Procédé de construction d'une armature selon la revendication 12 ou caractérisé en ce que l'on amène sur le site de construction l'armature prémontée, selon une position initiale occupant un certain encombrement, règle la position et l'amplitude de l'armature jusqu'à la position de maintien souhaitée occupant un encombrement inférieur ou supérieur. 15. Procédé de construction d'une armature selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que l'armature une fois mise en place dans la position souhaitée est fixée définitivement, ou temporairement. Procédé de réalisation d'une construction présentée dans la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une étape de construction de l'armature selon le procédé l'une quelconque des revendications 12 à 15, et une étape montage et de fixation de l'armature à un support de l'armature appartenant à construction.