Brevet FR3141975A1 — publié le 20240517

L’invention a pour objet un élément de structure, comportant des modules (M1, M2) dont au moins une partie sont reliés les uns aux autres par des liaisons pivot (6) d’axes parallèles pour former une chaine de modules (C1, C2), chaque module (M1, M2) comportant au moins un ergot (E1, E2) et/ou au moins un évidement (E’1, E’2). Ces modules (M1, M2) ont des formes complémentaires et sont emboîtés les uns avec les autres par engagement des ergots (E1, E2) dans les évidements (E’1, E’2) pour constituer un ensemble plein rigide. Figure pour l’abrégé : Figure 3 Système de modules articulés et emboîtables pour former un élément de structure L’invention concerne le domaine de la construction d’une structure porteuse de type temporaire. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Le montage d’une structure temporaire nécessite d’assembler une quantité importante de composants tel que des barres, des poutres et autres, qui doivent être soigneusement solidarisés les uns aux autres par de multiples éléments mécaniques de jonction. En pratique, l’installation d’une structure temporaire nécessite de disposer de moyens de transport importants pour acheminer ses composants qui sont volumineux, et de disposer d’une main d’œuvre dûment qualifiée pour procéder à son montage. Le but de l’invention est d’apporter une solution pour former une structure temporaire qui soit compacte lorsque démontée pour faciliter son transport, et qui soit simple à monter pour permettre une installation rapide. A cet effet, l’invention a pour objet une structure porteuse composée de modules dont au moins une partie sont reliés les uns aux autres par des liaisons pivot d’axes parallèles pour former au moins deux chaines de modules distinctes, chaque module comportant au moins un ergot et/ou au moins un évidement, ces modules ayant des formes complémentaires et étant emboîtés les uns avec les autres par engagement des ergots dans les évidements pour constituer au moins une poutre rigide. Avec cet agencement, la structure peut être transportée en repliant les chaines de modules pour qu’elles occupent un encombrement compact, et le montage de la structure consiste essentiellement à emboîter les modules les uns avec les autres, de sorte qu’il peut être exécuté de manière rapide. L’invention concerne également une structure ainsi définie, comprenant deux chaines de modules constituant une poutre, ces deux chaines de modules s’étendant selon deux bords opposés de cette poutre. L’invention concerne également une structure ainsi définie, dont chaque module a une forme essentiellement plane. L’invention concerne également une structure ainsi définie, dont les modules sont identiques. L’invention concerne également une structure ainsi définie, comprenant des modules indépendants interposés entre les modules des deux chaines de modules qui s’étendent selon deux bords opposés de la poutre. L’invention concerne également une structure ainsi définie, comprenant trois chaines de modules reliées par emboîtement de leurs modules, pour former trois poutres reliées les unes aux par un raccordement en Y. L’invention concerne également une structure ainsi définie, comprenant trois chaines de modules reliées par emboîtement de leurs modules, dans laquelle chaque module présente une forme de prisme à base triangulaire pour former une poutre à section triangulaire. L’invention concerne également une structure ainsi définie, comprenant quatre chaines de modules reliées par emboîtement de leurs modules, ces chaînes étant agencées en hélicoïdes pour former une poutre à section carrée. L’invention concerne également une structure ainsi définie, comprenant au moins un ergot ayant une forme incurvée selon un arc de cercle centré sur une liaison pivot du module auquel appartient cet ergot. La est une vue latérale d’une poutre rectiligne formée par assemblage d’un système selon l’invention comportant deux chaines de modules à liaisons pivot transversales ; La est une vue latérale d’un module représenté seul ; La est une vue latérale de l’assemblage d’un système selon l’invention comportant des modules à liaisons pivots transversales pour la constitution d’une poutre rectiligne ; La est une vue latérale d’une poutre incurvée formée par assemblage d’un système selon l’invention comportant deux chaines de modules à liaisons pivot transversales ; La est une vue latérale de l’assemblage des modules d’une variante de système selon l’invention pour constituer une poutre rectiligne formée d’une série de blocs indépendants maintenus par deux chaines de modules à liaisons pivot transversales ; La est une vue en perspective montrant quatre poutres selon l’invention assemblées pour supporter un plancher ; La est une vue latérale d’une structure en forme de Y obtenue par assemblage d’un système selon l’invention comportant trois chaines de modules à liaisons pivot transversales ; La est une représentation schématique d’un système selon l’invention pour former une poutre rectiligne dont les liaisons pivot de modules sont orientées parallèlement à l’effort tranchant ; La est une représentation schématique en perspective de l’assemblage d’un système selon à l’invention à trois chaines de modules formant une poutre rectiligne ; La est une représentation schématique en perspective de l’assemblage d’un système selon l’invention à trois chaines suivant un agencement hélicoïdal constituant une poutre rectiligne. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Sur la , une structure porteuse sous forme d’une poutre rectiligne P1 formée par assemblage d’un système selon l’invention comporte une chaine C1 inférieure formée de douze modules M1 reliés les uns aux autres, et une chaine C2 supérieure formée de onze modules M2 reliés les uns aux autres, les modules M1 étant emboîtés avec les modules M2. Comme visibles plus clairement sur la , chaque module M1 a une forme généralement plane et triangulaire, comprenant un premier côté 1 prolongé par un deuxième côté 2, ces côtés étant réunis par une base 3. Chaque module M1 est ici formé d’une plaque triangulaire équipée de deux barrettes 4 de renforcement. Ces deux barrettes 4 s’étendent de part et d’autre de la plaque dont elles longent la base en étant rigidement solidarisées à celle-ci, ces barrettes 4 ayant des extrémités qui dépassent légèrement au-delà des côtés 1 et 2. Les modules M1 forment la chaine C1 en étant solidarisés les uns aux autres par des liaisons pivot 6 formées aux extrémités des barrettes 4. Chaque barrette 4 comporte ici un trou à chacune de ses extrémités, et les extrémités des barrettes 4 de deux modules M1 consécutifs sont raccordées par exemple par un axe traversant ces trous en étant serti à ses extrémités, pour former une liaison pivot 6 d’axe normal au plan de ces modules. Les modules M1 qui sont généralement plans sont ainsi solidarisés les uns aux autres par des liaisons pivot 6 parallèles les unes aux autres et d’orientation normale aux plans de ces modules M1. Ces modules constituent ainsi un solide polyarticulé de type chaine. Le module M1 est pourvu de deux ergots E1 et E2 dépassant de son premier côté 1, et de deux évidements E’1 et E’2 qui s’ouvrent dans son deuxième côté 2. Les deux ergots E1 et E2 ont des formes en arc de cercle centrés sur le sommet réunissant les côtés 1 et 2, et les évidements E’1 et E’2 ont des formes en arc de cercle centrés sur le sommet réunissant le deuxième côté 2 et la base 3. Dans l’exemple des figures 1 à 3, les modules M1 de la chaine C1 sont identiques aux modules M2 de la chaîne C2, mais ils sont orientés tête-bêche. Les modules M1 de la chaine C1 ont ainsi leurs bases qui forment le bord inférieur de la poutre P1 tout en ayant leurs ergots orientés vers la droite sur ces figures. Les modules M2 de la chaine C2 ont quant à eux leurs bases qui forment le bord supérieur de la poutre P1 tout en ayant leurs ergots orientés aussi vers la droite sur ces figures. Comme représenté sur la , l’assemblage de la poutre P1 consiste en premier lieu à disposer les deux chaînes C1 et C2 sur un même plan, de telle manière que les bases de l’une soient opposées aux bases de l’autre, les modules s’étendant entre les bases de la chaine C1 et celles de la chaine C2 les ergots des modules M1 et M2 étant tous orientés vers la droite. Le module M2 de l’extrémité gauche de la chaine C2 est alors déplacé pour emboîter ses ergots E1 et E2 dans les évidements E’1 et E’2 du module M1 de l’extrémité gauche de la chaine C2. A ce stade, le module M1 suivant de la chaine C1 peut être pivoté autour de la liaison pivot 6 le liant au module M1 d’extrémité, pour engager ses évidements sur les ergots du module M2 de l’extrémité de la chaine C2. Le processus est alors continué en pivotant le module M2 suivant de la chaine C2, autour de la liaison pivot 6 le liant au module M2 précédemment emboîté, pour engager ses évidements sur les ergots du module M1 de la chaine C1 précédemment emboîté. Le module M1 suivant de la chaine C1 est alors pivoté autour de la liaison pivot 6 le liant au module M1 précédemment emboîté, pour engager ses évidements sur les ergots du module M2 précédemment emboîté. Une fois que tous les modules ont été emboîtés, la poutre P1 obtenue est une poutre rectiligne qui est pleine, c’est-à-dire sans ajour grâce à la complémentarité des formes des modules qui sont tous emboités, et présentant une résistance à la flexion significative. Cette résistance est due au fait que lorsque cette poutre est soumise à une charge, les efforts tranchants qu’elle subit sont repris par les emboîtements des ergots dans les encoches, alors que les efforts de flexion qu’elle subit sont repris par les barrettes délimitant les bords opposés de cette poutre. Dans l’exemple des figures 1 à 3, les modules M1 et M2 sont tous identiques en ayant la même forme et les mêmes dimensions, mais les dimensions de ces modules peuvent être prévues pour donner à la poutre obtenue une forme non rectiligne. Ainsi, dans l’exemple de la , on a prévu des modules M1 pour la chaine C1 dont les bases sont sensiblement plus courtes que celles des modules M2 de la chaine C2. Ce dimensionnement permet ainsi de générer une poutre pleine ayant une forme incurvée au lieu d’une forme rectiligne, comme l’illustre la . Dans les exemples des figures 1 à 4, tous les modules font partie d’une chaine : les modules M1 sont tous liés entre eux par les liaisons pivot 6 pour former la chaine C1, et de manière analogue, les modules M2 sont liés pour former la chaine C2. Mais il est également possible de prévoir un agencement comportant des modules indépendants qui sont interposés entre les modules de la chaine C1 et les modules de la chaine C2, comme dans l’exemple de la poutre P2 représentée sur la . Cette poutre P2 comporte une chaine de modules C3 dont les modules sont repérés par M3 et une chaine de modules C4 dont les modules sont repérés par M4, ainsi que des modules indépendants Mi, l’ensemble s’assemblant pour former une poutre rectiligne présentant une plus grande hauteur, et par là-même une plus grande rigidité. Les modules M3 sont du même type que les modules M1 et M2 : ils ont une forme généralement triangulaire comportant deux côtés adjacents 1 et 2 réunis par une base 3 renforcée par une barrette 4 dont les extrémités constituent des liaisons pivot 6. Le premier côté 1 est ici dépourvu d’ergot et d’évidement, et le deuxième côté, situé à gauche sur la , comporte ici seulement un ergot E1 en forme d’arc de cercle centré sur la liaison pivot 6 dont il est le plus proche. Chaque module M4 de la chaine C4 est identiques aux modules M3, à la différence près que son premier côté comporte un ergot E2 en forme d’arc de cercle centré sur la liaison pivot 6 du module dont il est le plus éloigné. Ainsi, les deux ergots E1 et E2 d’un module M4 ont des formes d’arc de cercles centrés sur une même liaison pivot 6 qui est la liaison située à gauche sur la . Comme visible sur la , les modules M3 et M4 ont des formes très similaires, et ils sont, tout comme dans l’exemple des figures 1 à 4, agencés tête-bêche. Les modules M3 de la chaine C3 ont ainsi leurs bases qui forment le bord inférieur de la poutre tout en ayant leurs ergots orientés vers la gauche sur la . Les modules M4 de la chaine C4 ont quant à eux leurs bases qui forment le bord supérieur de la poutre tout en ayant leurs ergots E1 et E2 orientés aussi vers la gauche sur ces figures. Les modules indépendants Mi ont ici des formes généralement rectangulaires comportant, sur la , un bord supérieur 7, un bord inférieur 8, un bord latéral gauche 9, et un bord latéral droit 11. Les bords inférieur et supérieur sont les bords courts s’emboîtant respectivement avec les modules M3 et M4. Le bord latéral gauche 9 s’emboîte avec un autre module indépendant Mi et avec un module M3, alors que le bord latéral droit 11 s’emboîte avec un autre module indépendant Mi et avec un module M4. Comme visible sur la , chaque bord supérieur 7 comporte un évidement E’1 incurvé pour recevoir un ergot E1 d’un module M4, et chaque bord latéral droit 11 comporte un évidement E’2 incurvé pour recevoir un ergot E2 d’un autre module M4. Chaque bord inférieur 8 comporte un évidement E’’1 incurvé pour recevoir un ergot E1 d’un module M3. Complémentairement, chaque bord latéral gauche 9 comporte un ergot E3 rectiligne perpendiculaire au bord 9, et chaque bord latéral droit 11 comporte un évidement rectiligne E’3 perpendiculaire au bord 11 et destinés à recevoir un ergot E3 d’un autre module indépendant Mi. Comme représenté sur la , l’assemblage de la poutre P2 consiste en premier lieu à disposer les deux chaînes C3 et C4 sur un même plan, de telle manière que les bases de l’une soient opposées aux bases de l’autre. Les modules M3 et M4 s’étendent alors entre les bases de la chaine C3 et celles de la chaine C4, les ergots de ces modules M3 et M4 étant tous orientés vers la gauche. Les deux chaines C3 et C4 sont de plus disposées pour être espacées d’une distance supérieure à la hauteur des modules indépendants Mi. Un module indépendant Mi est alors emboîté avec un module M3 d’extrémité de la chaine C3 par engagement de son évidement E’’1 sur l’ergot E1 du module M3, après quoi le module M4 d’extrémité est emboîté avec le module indépendant Mi par engagement de son ergot E1 dans l’évidement correspondant E’1 du module Mi. A ce stade, le module indépendant Mi suivant est emboîté avec le module Mi en place par engagement de son ergot E3 dans l’évidement E’3 du module indépendant en place. Après cette opération, le module M3 suivant est pivoté autour de la liaison pivot 6 le liant au module M3 précédent qui est en place pour engager son ergot E1 dans l’évidement E’’1 du module indépendant Mi venant d’être mis en place. Un fois cette opération réalisée, le module M4 suivant est pivoté autour de la liaison 6 le reliant au module M4 précédent qui est en place, pour engager simultanément ses ergots E1 et E2 dans les évidements E’1 et E’2 des deux modules indépendants. L’opération ci-dessus est alors renouvelée jusqu’à emboîter tous les modules les uns avec les autres de manière à constituer entièrement la poutre P2 qui est alors une poutre rectiligne. Cette poutre P2 obtenue est une poutre pleine grâce à la complémentarité de forme des modules qui sont tous emboités, et qui présente une résistance à la flexion significativement accrue du fait qu’elle présente une plus grande hauteur, c’est-à-dire une plus grande distance séparant ses bords opposés. La poutre P2 de la est aussi avantageuse du fait que ses modules indépendants Mi sont adaptés pour faciliter son assemblage avec une autre poutre du même type. Comme illustré schématiquement sur la , quatre poutres P2 peuvent ainsi être solidarisées les unes aux autres par croisement selon un motif de type quadrillage pour constituer une structure de support destinée à porter par exemple un plancher d’une scène ou d’un podium. Comme il ressort de cette , l’assemblage de ces quatre poutres P2 est obtenu grâce à quatre modules de jonction octaédraux JO permettant de solidariser deux poutres P2 perpendiculairement l’une à l’autre. Comme visible sur la , un tel module de jonction JO remplace un module indépendant dans chacune des deux poutres qu’il réunit, attendu qu’il comporte des ergots et des évidements (non représentés) lui permettant de s’emboîter avec les modules de l’une et de l’autre des deux poutres qu’il réunit. Plus particulièrement, dans l’exemple de la , les modules indépendants Mi ont des formes de losanges plans, et les modules de jonction JO sont des modules volumiques en forme d’octaèdres qui présentent dans leurs deux plans de coupe principaux perpendiculaires le même contour de losange que les modules indépendants Mi. Les modules de jonction JO ont des formes d’octaèdres dans l’exemple de la , mais d’autres formes sont possibles pour mettre en œuvre de tels modules de jonction, tels que des formes cruciformes ou autres, dès lors qu’elles permettent la solidarisation rigide de deux poutres au niveau de leur croisement. Comme illustré sur l’exemple de la , l’invention permet aussi de constituer une structure en forme de poutre dédoublée en forme de Y, qui correspond au raccordement de trois poutres, en utilisant un agencement du même type que celui des figures 1 à 4, mais basé sur la combinaison de trois chaines de modules. Cette structure comporte trois chaines de modules C5, C6, C7, dont les modules sont repérés respectivement par M5, M6 et M7. Les chaines C5 et C6 comportent chacune une première moitié par laquelle elles sont solidarisées l’une à l’autre par emboitement de leurs modules M5 et M6 pour constituer une poutre P3 du même type que celle de la ou 4, les deuxièmes moitiés de ces chaines C5 et C6 étant dissociées l’une de l’autre. La chaine C7 comporte une moitié par laquelle elle est solidarisée à la deuxième moitié de la chaine C5 par emboîtement de leurs modules pour former une autre poutre P4, et elle comporte une deuxième moitié par laquelle elle est solidarisée à la deuxième moitié de la chaine C6 par emboîtement de leurs modules pour constituer une autre poutre P5. Comme visible sur la , les modules M5-M7 des chaines C5-C7 sont des modules triangulaires, c’est-à-dire du même type que les modules des exemples illustrés sur les figures 1 à 4. Mais les modules M’5, M’6 et M’7 des chaines C5-C7 qui sont situés dans la région de jonction des poutres P3, P4 et P5 sont des modules ayant ici des formes de quadrilatères, pour permettre la dissociation des trois poutres P3, P4 et P5, celle-ci pouvant aussi être assurée en utilisant des formes triangulaires. Comme pour tous les exemples des figures 1 à 4, les modules de l’exemple de la sont des modules plans dont les formes sont complémentaires, de telle sorte que les poutres T1, T2 et T3 sont pleins, au même titre que la structure qu’ils constituent. Dans les exemples des figures 1 à 7, les modules d’une chaine sont articulés les uns aux autres par des liaisons pivot 6 orientées transversalement, c’est-à-dire que les axes de ces liaisons pivot 6 sont perpendiculaires aux plans des modules pour être orientés transversalement par rapport à la poutre que forment ces modules. Il est également possible de prévoir des modules reliés les uns aux autres par des liaisons pivot 6 s’étendant dans le plan de ces modules et perpendiculairement à la direction générale de la poutre qu’ils forment. Dans une telle solution qui est représentée sur la , on prévoit ainsi deux chaines de modules C8 et C9, formées de modules M8 et M9 qui sont essentiellement parallélépipédiques pour former une poutre P6. Les modules d’une même chaine sont reliés les uns aux autres par des liaisons pivot 6 parallèles qui s’étendent selon la direction de l’effort tranchant subi par la poutre P6 lorsqu’elle est chargée. Dans cet exemple de la , les ergots et évidements des modules (non représentés) sont formés au niveau des faces des modules qui sont appliquées l’une contre l’autre lors de l’assemblage de l’ensemble. Dans les exemples des figures 1 à 5 et 7, les modules sont tous des éléments essentiellement plans de type plaques, dont les ergots prolongent les bords, et dont les évidements sont des encoches s’ouvrant dans ces bords. Ainsi, les ergots et les évidements sont formés de manière directe lors de la découpe de ces plaques, de sorte que les ergots ont la même épaisseur que ces plaques, et que les encoches traversent ces plaques de part en part. Il est aussi possible de prévoir des ergots sous forme de plots dépassant de la tranche des plaques s’engageant dans des évidements sous forme de trous formés dans la tranche de ces plaques. Les ergots ont alors une épaisseur inférieure à celle de la plaque et les évidements un diamètre inférieur à l’épaisseur de la plaque. Cet agencement permet le cas échéant d’accroitre la tenue mécanique de la poutre obtenue. Par ailleurs, les modules qui sont tous plans dans les exemples des figures 1 à 5 et 7 peuvent aussi être des éléments volumiques, comme dans l’exemple de la où une poutre P7 est formée à partir de trois chaines de modules C10, C11, C12, dont les modules M10, M11 et M12 ont des formes de prismes à sections triangulaires. Comme visible sur la , les trois chaines C10-C12 sont agencées de manière rectilignes, de sorte que la poutre P7 présente une section triangulaire. Selon cet agencement, chaque module comporte une face externe, ainsi que deux faces internes qui sont pourvues d’ergots et d’évidements (non représentés) permettant leur emboîtement. Une fois que deux modules M10 et M11 ont été emboîtés l’un avec l’autre, un module M12 est rapporté par ses deux faces internes contre les deux faces internes de modules M10 et M11 pour l’emboîter avec eux. Il est également possible de prévoir des formes volumiques de modules M13-M16 permettant de constituer une poutre P8 avec quatre chaines de modules C13-C16 qui sont agencées en hélicoïdes enroulées les unes avec les autres, comme illustré schématiquement sur la . Dans ce cas, comme visible sur la , la poutre obtenue peut être une poutre rectiligne à section carrée. D’une manière générale, les modules sont fabriqués en un matériau de construction, tel que du bois, de l’acier, éventuellement du béton, ou encore une matière plastique appropriée. Dans les exemple décrits en relation avec les figures, les modules sont des éléments pleins et sensiblement plans formant des poutres pleines, mais ces modules peuvent également être creux ou comporter des évidement, en étant formés par exemple par assemblage de barres en acier. Les barrettes 4 de renforcement sont avantageusement fabriquées dans un matériau ayant une tenue mécanique supérieure à celle du reste du module, en particulier en traction et en compression, du fait qu’elles reprennent l’essentiel des efforts de flexion de la poutre, qui se traduisent par des contraintes de traction et de compression le long de ses bords. Dans les exemples décrits en relation avec les figures, les ergots et les évidements, sont des éléments incurvés en arcs de cercles et présentant des longueurs relativement significatives. D’autres formes sont envisageables pour ces ergots et ces évidements, ceux-ci pouvant par exemple avoir des formes tronconiques, en n’étant pas incurvés, et en présentant des longueurs plus réduites. Structure porteuse composée de modules (M1-M7, Mi, M’5-M’7) dont au moins une partie sont reliés les uns aux autres par des liaisons pivot (6) d’axes parallèles pour former au moins deux chaines de modules distinctes, chaque module (M1-M7, Mi, M’5-M’7) comportant au moins un ergot (E1, E2, E3) et/ou au moins un évidement (E’1, E’’1, E’2, E’3), ces modules (M1-M7, Mi, M’5-M’7) ayant des formes complémentaires et étant emboîtés les uns avec les autres par engagement des ergots (E1, E2, E3) dans les évidements (E’1, E’’1, E’2, E’3) pour constituer au moins une poutre rigide. Structure porteuse selon la revendication 1, comprenant deux chaines de modules (C1-C7) constituant une poutre, ces deux chaines de modules (C1-C7) s’étendant selon deux bords opposés de cette poutre. Structure porteuse selon la revendication 2, dont chaque module (M1-M7, Mi, M’5-M’7) a une forme essentiellement plane. Structure porteuse selon la revendication 2, dont les modules (M1, M2) sont identiques. Structure porteuse selon la revendication 2, comprenant des modules indépendants (Mi) interposés entre les modules (M3, M4) des deux chaines de modules (C3, C4) qui s’étendent selon deux bords opposés de la poutre (P2). Structure porteuse selon la revendication 1, comprenant trois chaines de modules (C5, C6, C7) reliées par emboîtement de leurs modules (M5-M7, M’5-M’7), pour former trois poutres (P3-P5) reliées les unes aux par un raccordement en Y. Structure porteuse selon la revendication 1, comprenant trois chaines de modules (C10-C12) reliées par emboîtement de leurs modules (M10-M12), dans laquelle chaque module (M10-M12) présente une forme de prisme à base triangulaire pour former une poutre (P7) à section triangulaire. Structure porteuse selon la revendication 1, comprenant quatre chaines de modules (C13-C16) reliées par emboîtement de leurs modules (M13-M16), ces chaînes (C13-C16) étant agencées en hélicoïdes pour former une poutre (P8) à section carrée. Elément de structure selon la revendication 1, comprenant au moins un ergot (E1, E2, E3) ayant une forme incurvée selon un arc de cercle centré sur une liaison pivot (6) du module auquel appartient cet ergot (E1, E2, E3).