Brevet FR2952550A1 — publié le 20110520

La présente invention concerne un jeu de construction dont la forme des éléments et la technique d'assemblage de ces mêmes éléments en les combinant ensemble de différentes manières, permet de réaliser des maquettes physiques d'un certain nombre de ponts de types différents afin de comprendre le cheminement des efforts à l'intérieur des structures sous l'action de charges et d'observer les déformations et déplacements qui en résultent. Cette invention permet aussi de mettre en évidence un certain nombre de propriétés mécaniques. Cette construction ludique a aussi un but pédagogique. La construction de maquette de ponts nécessitait jusqu'ici un nombre important de pièces pour modéliser les différents genres de ponts et n'utilisait pas la technique simple de liaison élastique proposée dans l'invention. La présente invention permet de remédier à cet inconvénient. En effet ce jeu de construction est constitué d'une planche support munie de percements dans lesquels sont fixées des tiges filetées permettant le maintien des culées et des voussoirs qui suivant leur positionnement, forment les appuis latéraux sur lesquels s'appuie le tablier. Le tablier est composé de voussoirs formant, suivant leur positionnement, un ensemble de poutres et une chaussée. Les culées sont percées verticalement par un trou traversant pour permettre le passage des tiges filetées, latéralement par un trou traversant pour permettre le passage d'un tourillon et présentent sur la plus grande face deux traits de scie parallèles, d'épaisseurs et de profondeurs telles qu'ils servent de rainures pour le maintien des poutres. Les culées, ont la forme d'un volume droit de base trapézoïdale, dont les angles des faces sont tels qu'ils permettent des assemblages multiples avec les éléments constituants le tablier. Les voussoirs de forme un volume droit de base trapézoïdale, dont les angles des faces sont tels qu'ils permettent des assemblages multiples avec eux-mêmes et avec les culées, sont percés latéralement par des trous traversants centrés pour permettre le passage de tourillons pour certains d'entre eux et percés verticalement par un trou traversant supplémentaire centré pour d'autres, permettant le passage des tiges filetées. Les moyens de liaisons entre les culées et les voussoirs d'une part, et entre les voussoirs entre eux d'autre part, sont constitués par des tourillons traversant les trous centrés, servant à l'accroche d'une attache élastique. Suivant le type de pont, le maintien des voussoirs et des culées peut aussi se faire par des tourillons traversant les trous centrés de ces derniers pour l'accroche de ficelles souples formant suspentes et haubans grâce à des brides de serrage en matériau plastique montées sur ces tourillons. Les autres extrémités des ficelles ceinturent ou les tiges filetées ou le câble porteur ou 1' arc en matériau souple, suivant le type de pont. Les dessins annexés illustrent l'invention : - la figure 1 est une vue schématique en perspective représentant la planche support vue de dessus - la figure 2 est une vue schématique en perspective représentant une planche support vue de dessous - la figure 3 est une vue schématique en perspective représentant les culées - la figure 4 représente les vues de face des culées suivant leurs positions - la figure 5 est une vue schématique en perspective représentant un voussoir avec un percement - la figure 6 représente le voussoir de la figure 5 dans différentes positions - la figure 7 est une vue schématique en perspective représentant un voussoir avec deux percements - la figure 8 représente le voussoir de la figure 7 dans différentes positions - la figure 9 est une vue schématique en perspective des éléments prismatiques - la figure 10 est une vue schématique en perspective des tiges filetées courtes - la figure 11 est une vue schématique en perspective des tiges filetées longues - la figure 12 est une vue schématique en perspective des demi-arcs - la figure 13 est une vue schématique en perspective des tourillons - la figure 14 est une vue schématique en perspective d'un élastique de forte raideur avec d'un coté un noeud de blocage (27) et de l'autre un tourillon biaisé (28) pour bloquer ledit élastique - la figure 15 est une vue schématique en perspective d'un câble porteur 30 - la figure 16 est une vue schématique en perspective d'un prisme droit de base trapézoïdale en mousse - la figure 17 est une vue schématique en perspective d'un parallélépipède droit en mousse 35 - la figure 18 représente une vue schématique en perspective d'un pont à voûte - la figure 19 représente une vue schématique en perspective d'un pont en encorbellement - la figure 20 est une vue de détail de la figure 19 - la figure 21 représente une vue schématique en perspective d'un pont à 40 haubans à mât central. - la figure 22 est une vue de détail de la figure 21 - la figure 23 est une vue de détail de la figure 21 - la figure 24 représente une vue schématique en perspective d'un pont en arc - la figure 25 est une vue de détail de la figure 24 - la figure 26 représente une vue schématique en perspective d'un pont suspendu - la figure 27 représente une vue de détail de la figure 26 - la figure 28 représente une vue schématique en perspective d'un pont à poutres - la figure 29 représente une vue de détail de la figure 28 - la figure 30 représente une vue schématique en perspective d'un pont précontraint - la figure 31 représente une vue schématique en perspective d'un pont hissé - la figure 32 représente une vue schématique en perspective d'un pont 15 tournant - la figure 33 représente une vue schématique en perspective d'un pont à poutres en treillis - la figure 34 représente une vue schématique en perspective d'une arche romane en plein cintre 20 - la figure 35 représente une vue schématique en perspective d'une arche gothique - la figure 36 représente une vue schématique en perspective d'une croisée d'ogives L'invention sera mieux comprise à la lecture détaillée suivante et faite 25 en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective représentant une planche support (1) vue de dessus, munie de trous traversants (2) espacés suivant des longueurs permettant de recevoir les tiges filetées(12) et (13) qui assureront le maintien des appuis latéraux (5a) et (5b) simulant les culées de pont. 30 - la figure 2 est une vue schématique en perspective représentant une planche support (1) vue de dessous, munie de trous traversants (2) espacés suivant des longueurs données dans lesquels sont sertis des écrous(3). - la figure 3 est une vue schématique en perspective représentant des appuis latéraux (5a) et (5b) simulant les pièces de culée de pont au nombre de deux, 35 de forme parallélépipédique avec des faces coupées à onglets munies d'un trou traversant(8) horizontal centré permettant la mise en place de tourillons (7) et d'un trou traversant (11) vertical recevant les tiges filetée courtes (12) ou les tiges filetées longues (13). En outre ces pièces comportent sur la plus grande face deux traits de scie parallèle(9) servant chacune de logement à une baguette plate (10) simulant une poutre de pont. - la figure 4 représente les vues de face des appuis latéraux (5a) et (5b) dans les positions telles que l'on peut les trouver dans les différentes constructions. - la figure 5 est une vue schématique en perspective représentant un élément du tablier (14) au nombre de huit, qui sont des prismes droits de base trapézoïdale, symétriques dans 2 plans perpendiculaires, munis d'un trou traversant horizontal(16) central permettant la mise en place de tourillons(7). - la figure 6 représente les vues (14a), (14b), (14c) et (14d) de la pièce (14) de la figure 5 dans les positions telles que l'on peut les trouver dans les différentes constructions. - la figure 7 est une vue schématique en perspective représentant les éléments du tablier (15) au nombre de quatre, qui sont des prismes droits de base trapézoïdale, symétriques dans 2 plans perpendiculaires, munis d'un trou traversant horizontal central(16) permettant la mise en place de tourillons(7), et d'un trou traversant vertical central(17) perpendiculaire au trou traversant horizontal (16) permettant de recevoir les tiges filetées courtes (12) ou les tiges filetées longues(13). - la figure 8 représente les vues (15a), (15b) et (15c) de la pièce (15) de la 20 figure 5 dans les positions telles que l'on peut les trouver dans les différentes constructions. - la figure 9 est une vue schématique en perspective des éléments prismatiques (18) au nombre de deux, permettant la construction d'un arc brisé, et d'une croisée d'ogive (fig.36) qui permet de simuler les contrepoids 25 dans le montage d'un pont suspendu (fig.26). - la figure 10 est une vue schématique en perspective des tiges filetées courtes (12) au nombre de deux, munies de vis papillon (19) permettant de fixer les pièces de culée (5) de pont à la planche support (1). - la figure 11 est une vue schématique en perspective des tiges filetées 30 longues (13) au nombre de deux, munies de vis papillon (19) permettant de fixer les pièces de culée (5) de pont à la planche support (1) et servant également de mât pour l'attache des haubans. - la figure 12 est une vue schématique en perspective des demi-arcs (20) muni d'un coté de deux trous traversants (21) pour la liaison de ces deux demi-arcs entre eux par des vis/écrous et de l'autre coté d'un trou traversant 35 (22) centré pour la fixation sur la tige filetée. Lesdits demi-arcs présentent sur leurs bords des encoches (23) pour l'accroche des suspentes (24) de la figure 24. - la figure 13 est une vue schématique en perspective des tourillons (7) permettant le liaisonnement élastique entre éléments et l'attache des suspentes (24) au moyen de joints plastiques . - la figure 14 est une vue schématique en perspective d'un élastique de forte raideur (26) permettant la liaison élastique d'un ensemble d'éléments (14). Le blocage de ledit élastique se fait d'un coté par un noeud (27) et de l'autre coté un tourillon biaisé (28) forcé dans le trou (16). - la figure 15 est une vue schématique en perspective d'un câble porteur (29) qui est une chaînette constituée par un assemblage de petites boules reliées entre elles et simulant le câble porteur des suspentes(24). - la figure 16 est une vue schématique en perspective d'un prisme droit de base trapézoïdale en mousse (30) permettant de mettre en évidence les 10 phénomènes de compression - la figure 17 est une vue schématique en perspective d'un parallélépipède droit en mousse (31) permettant de mettre en évidence des phénomènes de mécanique 15 Le jeu de construction permet le montage d'un certain nombre de ponts, dont chaque type de pont sera décrit en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 18 représente une vue schématique en perspective d'un pont à voûte constitué par des appuis latéraux (5a) fixés sur la planche support(1). 20 Les 7 éléments (14) de voûte se bloquent sur ces appuis (5a). - la figure 19 représente une vue schématique en perspective d'un pont en encorbellement constitué par des appuis latéraux (5a) fixés sur la planche support(1) par des tiges filetées courtes (12) et des écrous papillons (4).. Les 7 éléments (14) de voûte se montent en allant des culées (5a) vers le centre 25 de la voute, de façon symétrique en étant liés aux appuis latéraux (5a) et entre eux par une liaison élastique constituée par un ensemble tourillon(7) élastique (32). - la figure 20 est une vue de détail de la figure 19 pour une meilleure compréhension de la liaison élastique. 30 - la figure 21 représente une vue schématique en perspective d'un pont à haubans à mât central. Les appuis d'extrémités (5b) ainsi que le mât central(13) sont vissés sur la planche support (1). Chacun des 8 éléments (14a) et (14b) du tablier est soutenu par un hauban(33), qui peut être une ficelle, d'un coté sur la vis papillon (4) du mât(13) et de l'autre côté fixé par 35 joint plastique (25) sur le tourillon(7) traversant l'élément de tablier (14) et (15). - la figure 22 est une vue de détail de la figure 21 pour une meilleure compréhension de la liaison hauban(33) avec le mât(13). - la figure 23 est une vue de détail de la figure 21 pour une meilleure compréhension de la liaison hauban(33) avec le tourillon(7). - la figure 24 représente une vue schématique en perspective d'un pont en arc constitué par des appuis latéraux (5b) fixés sur la planche support (1). L'arc est constitué par deux demi-arcs (20) vissés ensemble au milieu par vis écrou (34) et fixé par vis papillons (4) sur les tiges filetées(12) d'extrémité. Les 9 éléments du tablier (14a), (14b) et (15a) sont soutenus par des suspentes (24) qui peuvent être de la ficelle, lesdites suspentes passant par deux encoches(23) faites sur l'élément arche. La liaison des suspentes(24) avec les éléments (14a), (14b) et (15a) se fait par fixation d'un joint plastique (25) sur les tourillons (7) traversant lesdits éléments (14a), (14b) et (15a). - la figure 25 est une vue de détail de la figure 24 pour une meilleure compréhension de l'assemblage des demi-ares(20) au moyen de deux vis û écrous (34) et de l'assemblage des suspentes (24) avec les demi-arcs (20). - la figure 26 représente une vue schématique en perspective d'un pont suspendu constitué par deux mâts(13) vissés à chaque extrémité de la planche support(1). Un câble porteur (29) qui peut être une chaînette reliant les deux mâts (13) et faisant un ventre permet l'accrochage des 9 éléments (14a), (14b) et (15a) du pont. L'accrochage de ces 9 éléments (14a), (14b) et (15a) se fait par des suspentes (24) qui peut être une ficelle passant au-dessus de la chaînette(29) et coincé entre deux maillons de celle-ci et de l'autre côté par une fixation par joint plastique (25) sur le tourillon(7) traversant l'élément (14a), (14b) et (15a). De part et d'autre des mâts (13) d'extrémités, la suspente (24) est ancrée dans des massifs de forme prismatique (18). - la figure 27 représente une vue de détail de la figure 26 pour une meilleure compréhension de la liaison entre le câble porteur (29) et le mât (13). - la figure 28 représente une vue schématique en perspective d'un pont à deux poutres (10) constitué par des appuis latéraux (5b) fixés sur la planche support(1). Deux poutres (10) viennent s'encastrer dans les deux rainures (9) des appuis latéraux (5b). Ces poutres sont surmontées par une plaque mince (35) simulant la chaussée. - la figure 29 représente une vue de détail de la figure 28 pour une meilleure compréhension de la liaison poutre(10) sur chant avec l'appui (5b). - la figure 30 représente une vue schématique en perspective d'un pont précontraint constitué par des appuis latéraux (5a) posés sur la planche support(1). Les 9 éléments (14c) et (15c) du tablier sont maintenus ensemble par compression, grâce à un élastique de forte raideur (26) mis sous tension et bloqué d'un coté par un noeud (27) et de l'autre coté par un tourillon biseauté (28) forcé dans le trou (16). Cet ensemble de 9 éléments (14c) et (15c) précontraints repose sur les appuis latéraux (5a). - la figure 31 représente une vue schématique en perspective d'un pont hissé constitué par deux mâts(13), vissés à chaque extrémité de la planche support(1). Chaque mât(13) comporte un élément de culée (5b) à sa base. Le tablier est constitué par 9 éléments (14a), (14b) et (15a) maintenus entre eux par le système tourillon-élastique. Ce tablier coulisse à ses extrémités sur les mats(14) et peut être hissé verticalement. - la figure 32 représente une vue schématique en perspective d'un pont tournant constitué par deux mâts (13) vissés dans la planche support(1). Chaque mât (13) passe dans 2 éléments (15a) et (15b). A coté du deuxième élément sont accrochés de part et d'autre des éléments (14a), (14b) et (15a). Ces éléments sont reliés entre eux par le système de liaison élastique-tourillon, et au mât(13) par une ficelle (24). Chaque fléau peut pivoter autour de l'axe des tiges filetées (13). - la figure 33 représente une vue schématique en perspective d'un pont à poutres en treillis constitué par deux mâts (13) vissés dans la planche support(1) et de poutres en treillis. Chaque mât (13) traverse à sa base un voussoir (15a) serré sur la planche support (1) par un écrou papillon (4). Sur chaque mât et aux deux tiers de sa hauteur, la culée (5b) et le voussoir (15a) prennent en étau les goussets des deux poutres en treillis grâce à deux vis papillons (4). Ces goussets viennent s'encastrer dans les rainures (9) de la culée (5b). - la figure 34 représente une vue schématique en perspective d'une arche constituée par 12 éléments entiers (14) et (15) et deux demi éléments (18) situés chacun à la naissance de chaque côté de l'arche. L'arche s'appuie des deux côtés contre une tige filetée (12) vissée dans la planche support (1). - la figure 35 représente une vue schématique en perspective d'une arche brisée constituée par 12 éléments entiers (14) et (15) et deux demi-éléments (18) situés au sommet de l'arche. L'arche s'appuie des deux cotés contre une tige filetée (12) vissée dans la planche support (1). - la figure 36 représente une vue schématique en perspective d'une croisée d'ogives constituée de deux arches dans deux plans perpendiculaires, chaque arche étant constituée de 12 éléments entiers (14) et (15) et deux demi-éléments(18) situés au sommet. Revendications1. Jeu de construction permettant la réalisation de maquettes physiques de ponts de différents types permettant la compréhension du cheminement des efforts dans les structures et l'observation des déformations et déplacements qui en résultent, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une planche support (1) munie de percements dans lesquels sont fixées des tiges filetées (12) et (13) permettant le maintien des culées (5), lesquelles culées sont désignées par (5a) et (5b) suivant leur positionnement, et des voussoirs de type 2 (15), lesquels voussoirs sont désignés par (15a), (15b) et (15c) suivant leur positionnement, lesdites culées et voussoirs formant les appuis latéraux sur lesquels s'appuie le tablier, ledit tablier pouvant être composé de voussoirs de type 1 (14) et de type 2 (15) lesquels voussoirs sont désignés par (14a), (14b), (14c), (14d), (15a), (15b) et (15c) suivant leur positionnement ou d'un ensemble formé de poutres (l0a) ou (10b) et d'une chaussée (35). 2. Jeu de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la planche comporte 4 trous (2) dans lesquels sont sertis des écrous (3), les dits écrous (3) recevant les tiges filetées (12) et (13) munies d'un dispositif de serrage (4), permettant la fixation des appuis latéraux sur la dite planche (1), les dits appuis latéraux étant composés de culées (5), lesquelles culées sont désignées par (5a) et (5b) suivant leur positionnement et des voussoirs de type 2 (15), lesquels voussoirs sont désignés par (15a) et (15b) suivant leur positionnement. 3. Jeu de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué de culées (5), de forme un volume droit de base trapézoïdale, dont les angles des faces sont tels qu'ils permettent des assemblages multiples avec les éléments constituants le tablier, les dites culées étant chacune percée verticalement par un trou traversant (11) pour permettre le passage des tiges filetées (12) et (13), latéralement par un trou traversant (8) pour permettre le passage d'un tourillon (7) et présentant sur la plus grande face deux traits de scie parallèles(9), d'épaisseurs et de profondeurs telles qu'ils servent de rainures pour le maintien des poutres (10). 4. Jeu de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tablier est constitué de voussoirs de type 1(14) et de type 2 (15), s'appuyant de part et d'autre sur les culées (5), les dits voussoirs de forme un volumedroit de base trapézoïdale, dont les angles des faces sont tels qu'ils permettent des assemblages multiples avec eux-mêmes et avec les culées, et sont percés latéralement par des trous traversants (16) centrés pour permettre le passage de tourillons (7) et, pour les voussoirs de type 2 (15) percés verticalement par un trou traversant (17) supplémentaire centré permettant le passage des tiges filetées (12) et (13). 5. Jeu de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tablier est constitué d'une bande mince en matériau souple de forme un parallélépipède rectangle formant la chaussée (35), reposant sur des poutres (10) de forme un volume parallélépipédique rectangle, les dites poutres étant constituées de matériaux différents mais de même forme, s'encastrant dans les rainures (9) des culées (5b). 6. Jeu de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tablier est constitué de poutres en treillis (36), les dites poutres étant coincées de part et d'autre par les appuis latéraux fixés sur les tiges filetées (13), les dits appuis latéraux étant composés de culées (Sb) et de voussoirs de type 2 (15a). 7. Jeu de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaisons entre les culées (5) et les voussoirs (14a), (14b), (14d) et (15a) et (15b) d'une part, et entre les voussoirs (14a), (14b), (14d) et (15a) et (15b) entre eux d'autre part, sont constitués par des tourillons (7) traversant les trous centrés (16), les dits tourillons (7) formant un support de part et d'autre du voussoir pour l'accroche d'une attache élastique (32). 8. Jeu de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de maintien des voussoirs (14a), (14b), (14d) et (15a) et (15b) et des culées (5) sont constituées par des tourillons (7) traversant les trous centrés (16), les dits tourillons formant un support de part et d'autre du voussoir et de la culée pour l'accroche des ficelles souples formant suspentes (24) et haubans (33) grâce à des brides de serrage (25) en matériau plastique. 9. Jeu de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tablier est constitué par les voussoirs (14c) et (15c), lesquels voussoirs sont assemblés sur leurs faces parallèles et maintenus en place par précontrainte, ladite précontrainte étant réalisée au moyen d'un élastique (26), passant par les trous (16) centraux de ces voussoirs et bloqué par un noeud (27) à une extrémité, et par forçage d'un tourillon biseauté (28) à l'autre extrémité. 10. Jeu de construction selon la revendication 8, caractérisé en ce que les 2952550 io ficelles accrochées aux tourillons (7) formant les haubans (33) ceinturent les tiges filetées (13), et les ficelles accrochées aux tourillons (7) formant les suspentes (24) ceinturent un câble porteur (29) de type chaînette à boule, lequel câble porteur (29) se fixe sur des écrous papillons (4) vissés sur les tiges filetées (13) ou ceinturent un arc (20) en matériau souple, lequel arc étant fixé par les tiges filetées (12) sur les culées (15b).