Brevet FR3131795A1 — publié le 20230714

L’invention concerne un outil (10) pédagogique d'assemblage mécanique pour l’appréhension des phénomènes en jeu dans la stabilité d’une construction comprenant : - une pluralité de têtes de liaison (14) comportant chacune une pluralité de raccords (26) de branchement, une pluralité de connecteurs (18) s’étendant chacun depuis un manchon (28), jusqu’à un embout de liaison (30), l’embout de liaison (30) étant relié sur un des raccords (26) des têtes de liaison (14), de sorte que le connecteur (18) et la tête de liaison (14) sont reliés entre eux par une liaison rotule, et une pluralité de barres de construction (16) s’étendant chacune depuis une première extrémité libre (48a) jusqu’à une seconde extrémité libre (48b), l’ensemble formé par une barre de construction (16) et deux connecteurs (18) étant adapté pour travailler au moins en compression. Outil pédagogique d'assemblage mécanique Domaine de l’invention La présente demande de brevet se rapporte au domaine des outils pédagogiques d'assemblage mécanique pour l’appréhension des phénomènes en jeu dans la stabilité d’une construction. La présente invention trouvera de façon non-exclusive des applications avantageuses auprès d’un public de professionnels en design, architecture et ingénierie ainsi qu’à un public d’enseignants, de formateurs, d’élèves et d’étudiants. Art antérieur Une construction, comme un bâtiment à ossature bois par exemple, doit être stable et résister notamment à des forces qui s'exercent sur la construction. D’une manière générale, une construction doit résister aux efforts liés à son propre poids et aux efforts extérieurs. On parle de contreventement pour désigner l’action qui permet d’assurer la résistance de la construction à des efforts (cisaillement, arrachement, soulèvement, etc.) qui s’exercent dans toutes les directions de l’espace sur la construction et qui sont dues notamment au vent, aux chocs et/ou aux secousses sismiques. Pour appréhender les phénomènes qui sont en jeu dans la stabilité d’une ossature, il est connu d’utiliser des maquettes à taille réduite ou à taille réelle, pour réaliser des expériences physiques et illustrer les principes de contreventement, de déformation, de compression, de torsion de flambement et de traction. Bien qu’une maquette permette d’illustrer des phénomènes de stabilité d’un ouvrage, elle est peu ergonomique et ne permet pas toujours de vérifier quelles sont les éléments constructifs qui travaillent en compression et/ou en traction. En effet, une maquette selon l’art antérieur ne permet pas toujours d’identifier ce qui est strictement nécessaire à mettre en œuvre pour obtenir une construction stabilisée. La présente invention a notamment pour but de résoudre les inconvénients de l'art antérieur précité en proposant un outil pédagogique qui rend manifeste les logiques de stabilité et notamment les phénomènes de compression et traction qui y sont associés. On atteint cet objectif, ainsi que d’autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui suit, avec un outil pédagogique d'assemblage mécanique pour l’appréhension des phénomènes en jeu dans la stabilité d’une construction, caractérisé en ce qu’il comprend au moins : - une pluralité de têtes de liaison qui comportent chacune une pluralité de raccords de branchement, - une pluralité de connecteurs qui s’étendent chacun depuis un manchon, jusqu’à un embout de liaison, l’embout de liaison étant adapté pour être relié sur un des raccords des têtes de liaison, de sorte que le connecteur et la tête de liaison sont reliés mécaniquement entre eux par une liaison rotule autorisant trois degrés de liberté en rotation, et - une pluralité de barres de construction s’étendant axialement chacune depuis une première extrémité libre jusqu’à une seconde extrémité libre qui sont conçues chacune pour être montées sur le manchon d’un desdits connecteurs, l’ensemble formé par une barre de construction et deux connecteurs étant adapté pour travailler au moins en compression, et en ce que l’outil pédagogique est adapté pour former des figures démontables comprenant une pluralité de têtes de liaison reliées entre elles deux à deux par au moins une barre de construction munies de deux connecteurs. Ainsi, l’outil pédagogique selon l’invention permet de réaliser un grand nombre de structures différentes avec un nombre d’éléments limités, pour illustrer les phénomènes en jeu dans la stabilité d’une construction. Suivant d’autres caractéristiques optionnelles de l’invention, prises seules ou en combinaison : - chaque connecteur s’étend axialement suivant un axe, le manchon et l’embout de liaison de chaque connecteur sont libres en rotation autour de l’axe du connecteur. Cette liberté en rotation offre un des trois degrés de liberté entre le connecteur et la tête de liaison ; - chaque tête de liaison comporte quatre bagues annulaires qui présentent chacune un diamètre différent et qui sont imbriquées et articulées entre elles autour d’un point central de rotation, chaque bague comportant une pluralité de raccords qui sont répartis angulairement de façon régulière autour de l’axe de la bague concernée. Cette caractéristique offre deux des trois degrés de liberté entre le connecteur et la tête de liaison ; - chacune des quatre bagues comporte huit raccords qui sont répartis angulairement de façon régulière autour de l’axe de la bague concernée, suivant un angle de quarante-cinq degrés. Cette caractéristique permet à chaque tête de liaison de recevoir une pluralité de connecteurs pour ériger des structures en trois dimensions du type parallélépipédique. On parle aussi de gyroscope à 45° ; - chacune des quatre bagues comporte six raccords qui sont répartis angulairement autour de l’axe de la bague concernée, suivant un angle de soixante degrés. Cette caractéristique permet à chaque tête de liaison de recevoir une pluralité de connecteurs pour ériger des structures en trois dimensions du type tétraédrique. On parle aussi de gyroscope à 60 ; - l’outil pédagogique comporte au moins un tirant qui est conçu pour solidariser en traction axialement un premier connecteur et un second connecteur sur la première extrémité libre et la seconde extrémité libre respectivement d’une barre de construction, de sorte que l’ensemble formé par ladite barre de construction et les deux connecteurs associés puisse travailler simultanément en traction et en compression. Le tirant permet d’illustrer de façon claire si une barre de construction travaille en compression et/ou en traction ; - chaque connecteur comporte un ergot d’amarrage sur lequel un tirant peut être relié de façon amovible, pour solidariser en traction une barre de construction sur deux connecteurs ; - chaque barre de construction présente une forme tubulaire qui est ouverte par une gorge axiale qui permet l’insertion d’un tirant à l’intérieur de chaque barre de construction. Cette caractéristique permet de retirer le tirant de la barre de construction sans démonter ladite barre ; - l’outil comporte des entretoises qui sont adaptées pour être interposées entre un connecteur et une barre de construction associée, pour compenser la différence de distance entre le connecteur qui est monté sur la tête de liaison et l’une des quatre bagues sur laquelle le connecteur est relié ; alternativement, on peut également prévoir des embouts de liaison dont les longueurs sont différentes l’une des autres et sont dimensionnées pour compenser la différence de distance et éviter ainsi l’utilisation d’entretoises ; - l’outil comporte au moins une contrefiche qui est adaptée pour assembler entre elles deux barres de construction qui sont montées sur une tête de liaison ; - l’outil comporte au moins un plot d’ancrage qui délimite un logement prévu pour recevoir une tête de liaison et qui est adapté pour être fixé sur un support, afin de fixer ladite tête de liaison sur le support. Description des dessins D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : : une vue d’ensemble en perspective de l’outil pédagogique selon qui comporte des têtes de liaison reliées par des barres de construction et des connecteurs ; : une vue de détail éclatée en perspective d’une tête de liaison de la reliées par des barres de construction et des connecteurs ; : une vue de face d’une tête de liaison de la figure comprenant quatre bagues agencées dans un même plan ; : une vue de détail en coupe axiale d’un connecteur de la ; : une vue de face d’un ensemble formé par deux têtes de liaison reliées entre elles par une barre de construction et deux embouts reliés entre eux par un tirant, selon l’invention ; : une vue de détail en perspective d’une contrefiche de la . Sur l’ensemble de ces figures, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques ou similaires. Outil (10) pédagogique d'assemblage mécanique pour l’appréhension des phénomènes en jeu dans la stabilité d’une construction, caractérisé en ce qu’il comprend au moins : - une pluralité de têtes de liaison (14) qui comportent chacune une pluralité de raccords (26) de branchement, - une pluralité de connecteurs (18) qui s’étendent chacun depuis un manchon (28), jusqu’à un embout de liaison (30), l’embout de liaison (30) étant adapté pour être relié sur un des raccords (26) des têtes de liaison (14), de sorte que le connecteur (18) et la tête de liaison (14) sont reliés mécaniquement entre eux par une liaison rotule autorisant trois degrés de liberté en rotation, et - une pluralité de barres de construction (16) s’étendant axialement chacune depuis une première extrémité libre (48a) jusqu’à une seconde extrémité libre (48b) qui sont conçues chacune pour être montées sur le manchon (28) d’un desdits connecteurs (18), l’ensemble formé par une barre de construction (16) et deux connecteurs (18) étant adapté pour travailler au moins en compression, et en ce que l’outil (10) pédagogique est adapté pour former des figures démontables comprenant une pluralité de têtes de liaison (14) reliées entre elles deux à deux par au moins une barre de construction (16) munies de deux connecteurs (18). Outil (10) pédagogique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque connecteur (18) s’étend axialement suivant un axe (B), et en ce que le manchon (28) et l’embout de liaison (30) de chaque connecteur (18) sont libres en rotation autour de l’axe (B) du connecteur (18). Outil (10) pédagogique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque tête de liaison (14) comporte quatre bagues (20a, 20b, 20c, 20d) annulaires qui présentent chacune un diamètre différent et qui sont imbriquées et articulées entre elles autour d’un point (A) central de rotation, chaque bague (20a, 20b, 20c, 20d) comportant une pluralité de raccords (26) qui sont répartis angulairement de façon régulière autour de l’axe de la bague (20a, 20b, 20c, 20d) concernée. Outil (10) pédagogique selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacune des quatre bagues (20a, 20b, 20c, 20d) comporte six ou huit raccords (26) qui sont répartis angulairement de façon régulière autour de l’axe de la bague (20a, 20b, 20c, 20d) concernée, suivant un angle de soixante ou quarante-cinq degrés. Outil (10) pédagogique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu‘il comporte au moins un tirant (52) qui est conçu pour solidariser en traction axialement un premier connecteur (18) et un second connecteur (18) sur la première extrémité libre (48a) et la seconde extrémité libre (48b) respectivement d’une barre de construction (16), de sorte que l’ensemble formé par ladite barre de construction (16) et les deux connecteurs (18) associés puisse travailler en traction. Outil (10) pédagogique selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque connecteur (18) comporte un ergot d’amarrage (50) sur lequel un tirant (52) peut être relié de façon amovible, pour solidariser en traction une barre de construction (16) sur deux connecteurs (18). Outil (10) pédagogique selon la revendication 5 et 6, caractérisé en ce que chaque barre de construction (16) présente une forme tubulaire qui est ouverte par une gorge (54) axiale qui permet l’insertion d’un tirant (52) à l’intérieur de chaque barre de construction (16). Outil (10) pédagogique selon l’une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu‘il comporte des entretoises (56, 58, 60) qui sont adaptées pour être interposées entre un connecteur (18) et une barre de construction (16) associée, pour compenser la différence de distance entre le connecteur (18) qui est monté sur la tête de liaison (14) et l’une des quatre bagues (20a, 20b, 20c, 20d) sur laquelle le connecteur (18) est relié. Outil (10) pédagogique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une contrefiche (62) qui est adaptée pour assembler entre elles deux barres de construction (16) qui sont montées sur une tête de liaison (14). Outil (10) pédagogique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un plot d’ancrage (68) qui délimite un logement (70) prévu pour recevoir une tête de liaison (14), et qui est adapté pour être fixé sur un support (72), afin de fixer ladite tête de liaison (14) sur le support (72).