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ASSEMBLAGE DE MODULES DE TENSEGRITES PLIABLES
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne le domaine des structures de tenségrité.
Elle propose en particulier un ensemble mécanique formant support
(plateforme par exemple) du type à structure de tenségrité pliable.
Elle trouve notamment avantageusement application dans l'élaboration de
structures temporaires d'accès à des sites tels que des sites touristiques ou
des lieux
de baignade.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Malgré une prise de conscience des pouvoirs publics visant à améliorer
l'adaptation des sites touristiques aux personnes à mobilité réduite, on
constate que
dans certaines régions, le littoral maritime reste difficile d'accès pour ce
type d'usager.
En effet, de nombreux sites touristiques ne proposent pas de structure
permettant
l'accès en toute autonomie à la baignade.
Actuellement, l'accès à la mer pour une personne à mobilité réduite peut se
faire par l'emploi d'un fauteuil roulant flottant spécifique qui nécessite une
aide
extérieure.
Pour un accès en autonomie, il existe des structures fixes
(www.unfauteuilalamer.com), mais elles impactent par définition le site
d'installation.
Dans certaines régions soumises à des obligations en matière de défense de
l'environnement, les installations non temporaires ne sont pas des solutions
viables.
Par exemple, certaines lois visant à la protection du littoral imposent des
structures
démontables et transportables ne comportant aucun élément d'ancrage durable au
sol, et qui doivent permettre un retour du site à l'état initial en fin de
concession.
Des structures temporaires, comme des pontons flottants démontables
existent (www.belrive.fr/), mais celles-ci restent peu adaptées aux littoraux
maritimes
pour des raisons de stabilité, car elles nécessitent des ancrages importants.
De plus,
la capacité de charge est relativement faible en regard du volume occupé à
l'état
démonté, limitant leur polyvalence.
On connait également des solutions modulaires démontables pour réaliser
des plateformes, à partir de composants d'échafaudage. Les systèmes
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d'échafaudage modulaires permettent de réaliser tout type de plateforme
pouvant
supporter des charges importantes, sur appui ponctuel. Les composants doivent
cependant être adaptés pour ne pas représenter un surpoids important. Les
appuis
ponctuels peuvent être nombreux et doivent être réglés individuellement.
L'assemblage d'une structure met en oeuvre des composants séparés nécessitant
un
grand nombre d'opérations, de telles solutions sont donc contraignantes en
temps
d'installation et en main d'oeuvre.
Il existe donc un besoin de mise en place d'installation légère, modulaire,
polyvalente, à faible impact environnemental, déployable facilement, et
destinée à
des usages temporaires.
La publication W02005/111343 décrit une structure déployable pouvant
s'assembler avec d'autres structures similaires pour former une installation
telle
qu'une plateforme. Cependant, de telles installations, basées sur l'assemblage
de
cellules élémentaires identiques, n'offrent pas de flexibilité en termes
d'assemblage,
ainsi, les cellules ne peuvent pas être de dimensions différentes. De plus, la
mise en
place d'installations nécessite un nombre important d'assemblages de cellules.
On connait également des installations à base de structures de tenségrité.
La tenségrité est la faculté d'une structure à se stabiliser par le jeu des
forces
de tension et de compression qui s'y répartissent et s'y équilibrent. Les
structures
établies en état de tenségrité sont donc stabilisées, non par la résistance de
chacun
de leurs constituants, mais par la répartition et l'équilibre des contraintes
mécaniques
dans la totalité de la structure.
Ainsi, un système mécanique comportant un ensemble discontinu de
composants comprimés au sein d'un continuum de composants tendus peut se
trouver dans un état d'équilibre stable. Ce qui signifie, par exemple, qu'en
reliant des
barres par des câbles, sans relier directement les barres entre elles, on
arrive à
constituer un système rigide.
De ce fait, une structure de tenségrité est un système spatial réticulé dont
la
rigidité et la stabilité proviennent de la combinaison de compression dans les
barres
et de traction dans les câbles.
La publication FR 2823287 décrit un système de tenségrité sous forme de
structure réticulée avec autocontrainte de ses divers composants, pour
réaliser des
structures légères de construction du genre charpente, panneau ou autre
ensemble
similaire. Cependant, cette publication ne décrit pas de notion de modularité,
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d'assemblage de structures de tenségrité pour former notamment des plateformes
temporaires en zones peu accessibles.
De telles structures ont l'avantage d'être particulièrement légères et donc
faciles à mettre en place. Elles sont particulièrement adaptées pour des
environnements que l'on souhaite préserver.
Le document Les systèmes de tenségrité déployables : application à
l'accessibilité de la baignade en mer (J.Averseng, F.Jamin, J.Quirant -
Rencontres
universitaires de Génie Civil, Mai 2015 - https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-
01167613/document) décrit une structure de grille de tenségrité, pliable et
dépliable
composé d'un ensemble de barres et de noeuds reliés les uns aux autres. Les
différents noeuds et barres de cette structure sont d'un seul tenant.
Cette structure a l'avantage d'être déployable sur site et de permettre la
réalisation de plateformes stables, légères et réutilisables.
Elle est malgré tout d'une manipulation et d'une mise en place compliquées
lorsque l'on cherche à réaliser des plateformes de grandes dimensions.
Il existe donc un besoin pour un ensemble mécanique formant support
(plateforme par exemple) du type à structure de tenségrité pliable qui
permette la
réalisation de structures de grandes dimensions et qui soit facile à monter ou
démonter.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Un but général de l'invention est de proposer un ensemble mécanique formant
support du type à structure de tenségrité pliable qui ne présente pas les
inconvénients
des ensembles de tenségrité de l'art antérieur.
Un autre but de l'invention est de proposer un ensemble mécanique à
structure de tenségrité pliable qui soit particulièrement adapté à la
réalisation de
structures de grandes dimensions.
Un autre but encore est de proposer un ensemble mécanique à structure de
tenségrité pliable qui soit facile à monter ou démonter et en particulier peu
couteux
en main-d'oeuvre et en temps d'installation.
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Un autre but de l'invention est en outre de proposer un ensemble mécanique
formant support du type à structure de tenségrité pliable qui soit polyvalent,
facile à
monter et démonter et facile à transporter.
Un autre but également est de proposer une structure qui ¨ tout en présentant
d'excellentes propriétés mécaniques - ne nécessite pas d'élément d'ancrage
durable
au sol, est légère et a un faible impact environnemental.
Selon un aspect, l'invention propose un ensemble mécanique à structure de
tenségrité,
caractérisé en ce que
= il comprend au moins deux modules à structure de tenségrité
pliables/dépliables comprenant chacun une pluralité de barres et une pluralité
de noeuds sur lesquels les barres sont articulées ;
= des noeuds d'un même module étant, lorsque ledit module est déployé,
répartis selon deux plans parallèles et reliés deux à deux par un élément de
liaison en tension perpendiculaire auxdits plans, chaque module comportant
au moins un noeud de bord d'assemblage situé dans l'un des deux plans et
sans vis-à-vis dans ledit module dans l'autre plan, ce noeud étant adapté à
être positionné au droit d'un noeud de bord d'assemblage d'un autre module
adjacent et à être relié à celui-ci par un élément de liaison en tension ou en
compression perpendiculaire aux plans des noeuds de ces deux modules,
et en ce que des noeuds du plan supérieur des modules comportent des éléments
d'accrochage adaptés pour la fixation,
sur plusieurs noeuds de bord d'assemblage positionnés le long d'un même
bord d'assemblage et appartenant alternativement à l'un et l'autre des deux
modules adjacents,
d'éléments de platelage, ou d'éléments supports destinés à supporter lesdits
éléments de platelage.
Selon un autre aspect encore, elle propose également une structure support qui
comporte un ensemble mécanique du type précité dont plusieurs modules sont
déployés et disposés de façon à être adjacents, chacun de ces modules
comportant au moins un noeud de bord d'assemblage qui est positionné au droit
d'un noeud de bord d'assemblage d'un autre module adjacent et qui est relié à
celui-ci par un élément de liaison en tension perpendiculaire aux plans des
noeuds
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de ces deux modules, ladite structure comportant en outre des éléments de
platelage s'étendant entre modules successifs.
De tels ensembles mécaniques et structures sont particulièrement adaptés à la
réalisation de structures temporaires, telles que du type espace scénique,
passerelle.
5 L'invention propose en outre un procédé de montage d'une telle
structure support.
DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention
apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard
des figures
annexées, données à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquelles :
- La figure 1 représente schématiquement un module structural pliable-
dépliable d'un ensemble mécanique conforme à un mode de réalisation de
l'invention.
- Les figures 2A et 2B représentent schématiquement la disposition des
noeuds
respectivement dans une nappe supérieure et inférieure d'un module
structural.
- La figure 3 illustre le détail d'un élément tendeur
- La figure 4 illustre le détail d'un noeud d'une nappe supérieure.
- La figure 5 représente un module structural à l'état plié.
- La figure 6 illustre un moyen de réglage d'assise au niveau du noeud d'un
module.
- La figure 7 illustre un moyen de fixation de platelage sur un noeud par
l'intermédiaire de poutres support.
- La figure 8 illustre une solution pour les réalisations du platelage
formé de
lames de plancher sur poutres support, d'un système de garde-corps et
d'accès par escalier.
- La figure 9 représente schématiquement un module et sa vue de dessus.
- Les figures 10a et 10b sont des représentations respectivement :
o d'une part (figure 10a) des noeuds de la nappe supérieure d'un
exemple de module structurel élémentaire à 4x4 mailles et un jeu de
barres associées
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o d'autre part (figure 10b) d'un ensemble mécanique conforme à un
mode de réalisation de l'invention, assemblant différents modules
structuraux du type de ceux illustrés sur la figure 10a, avec une
plateforme dont le platelage est formé de lames de plancher en appui
par deux côtés sur des poutres fixées aux noeuds ;
- Les figures 10c et 10d sont des représentations illustrant d'autres
exemples
de modules structuraux et d'un ensemble mécanique réalisés par assemblage
de ces modules.
- La figure 11 illustre la zone d'assemblage entre deux modules.
- La figure 12 illustre l'assemblage de deux modules de hauteurs différentes
- La figure 13 représente une plateforme réalisée à partir de l'assemblage
de
quatre modules structuraux.
- Les figures 14 et 15 sont des représentations en vue en perspective et en
vue
éclatée d'une autre solution pour la réalisation du platelage.
- Les figures 16 et 17 illustrent la représentation d'un ensemble mécanique
conforme à un autre mode de réalisation de l'invention (figure 17), assemblant
différents modules structuraux (figure 16 ¨ Colonne A) avec une plateforme
dont le platelage est formé de plaques appuyées par leurs coins directement
sur les noeuds (figure 16 ¨ colonne C) et un jeu de béquilles (figure 16 -
colonne B) en bordure.
- La figure 18 illustre en vue en perspective un exemple d'assemblage de
deux
modules du type de celui des figures 14 à 17
- La figure 19 illustre des modules en vue en perspective correspondant à
différents dimensionnements possibles.
- Les figures 20a et 20b illustrent le mode de fixation des plaques de
platelage
sur les noeuds.
- La figure 21 illustre une solution pour les réalisations du platelage
formé de
plaques, d'un système de garde-corps et d'accès par escalier.
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DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE
L'INVENTION
En référence à la figure 1, on a représenté un module structural pliable-
dépliable. Chaque module se décline à partir de structures dites de
tenségrité ,
c'est-à-dire une structure réticulée formée d'un réseau discontinu de barres
comprimées interagissant à l'intérieur d'un réseau continu de câbles tendus,
le tout
étant stabilisé par un état de contraintes initiales. Ce principe est analogue
aux
systèmes gonflables, formés d'un milieu comprimé (air ou autre fluide) en
équilibre
avec une enveloppe en tension.
Comme illustré en figure 1, un tel module structural comporte un ensemble de
barres 10 correspondant aux éléments comprimés, de câbles tendus 20 et de
tendeurs 30 reliant un ensemble de noeuds 40.
Plus généralement, les câbles et/ou les tendeurs peuvent être remplacés par
tout élément permettant une liaison en tension : chaines, sangles, etc...
Le module comprend l'assemblage de deux nappes horizontales parallèles de
noeuds 40. Ainsi, il est représenté par respectivement les figures 2A et 2B,
la
disposition des noeuds 40 dans une nappe inférieure 2 et dans une nappe
supérieure
3. Dans chacune des nappes, les noeuds 40 sont reliés par un réseau de câbles
de
nappe 20a.
La topologie du module, représentant l'assemblage des nappes 2 et 3,
s'inspire du tissage : un réseau d'éléments comprimés, formé de sous-ensembles
de
barres 10 reliant alternativement des noeuds 40 d'une nappe à l'autre, à
l'image des
fils de chaine et de trame qui forment les tissus.
Les câbles périphériques 20b et 20c situés en périphérie du module
permettent également la connexion des deux nappes 2 et 3 en reliant les noeuds
40
en périphérie du module, alternativement d'une nappe à l'autre.
Les câbles périphériques 20b sont dits câbles de bord, ils relient des noeuds
40 de la nappe inférieure 2 au noeud 40 de la nappe supérieure 3, lesdits
noeuds étant
positionnés sur un côté du module.
Les câbles périphériques 20c sont dits câbles de coin, ils relient des noeuds
de la nappe inférieure 2 au noeud 40 de la nappe supérieure 3, lesdits noeuds
étant
positionnés sur deux côtés consécutifs du module.
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Les câbles de bord 20b et les câbles de coin 20c peuvent avoir une inclinaison
différente.
Par rapport au plan des nappes, les câbles 20a ont généralement une
orientation horizontale, les câbles périphériques 20b et 20c, une orientation
diagonale, et les câbles avec ridoirs 30 une orientation verticale.
Les barres 10 peuvent être réalisées dans un matériau métallique tel que
l'aluminium, ou dans un alliage métallique. D'autres types de matériaux sont
possibles, tels que bois, plastique (PVC par exemple), composite (fibre de
verre, de
carbone, béton fibré, ...). Les noeuds 40 sont de préférence en un matériau à
haute
résistance tel que l'acier. Les câbles 20 et les tendeurs 30 sont également de
préférence en acier, ils peuvent être aussi réalisés à partir de matériaux
fibrés.
Les ensembles comprimés 10 sont également assemblés à l'aide des
éléments dits tendeurs 30, traversant entre les noeuds 40 de chaque nappe
2 et
3, et qui permettent de rigidifier la structure du module. Les tendeurs
intérieurs 31,
représentés en figure 1, permettent d'instaurer des contraintes initiales
localisées
alors que les éléments de rive 32 ont un impact sur tous les éléments
périphériques.
Ainsi, en référence aux figures 1, 2A et 2B, les noeuds 40a d'une nappe situés
en périphérie du module sont connectés par les câbles de nappe 20a à un noeud
40b
adjacent de la même nappe et par les câbles périphériques 20b et 20c à deux
autres
noeuds 40b de l'autre nappe.
Les autres types de noeuds 40b, les noeuds intérieurs d'une nappe, ont un
noeud 40b de l'autre nappe en vis-à-vis dans un même plan vertical, orthogonal
aux
nappes. Ainsi, ces noeuds sont connectés à 4 autres noeuds 40 de la même nappe
par des câbles de nappe 20a, et par un tendeur 30 a un noeud 40b en vis-à-vis
de
l'autre nappe.
Les tendeurs 30 entre deux noeuds 40, illustrés en détail en figure 3 et 4,
sont
composés d'un ensemble de câbles fixés à chaque noeud, avec un ridoir 33
connectant les câbles 34 et 35 des noeuds 40 en vis-à-vis.
L'ensemble câble et ridoir 30 permet avantageusement de contrôler la tension
des câbles. Par rapport à un autre élément qui pourrait être par exemple une
tige
filetée, les câbles avec ridoir 30 permettent de relâcher la tension tout en
gardant les
éléments tendeurs fixés aux noeuds 40, facilitant ainsi le déploiement du
module. De
plus, ces éléments permettent également d'obtenir une structure plus légère.
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Un noeud 40 peut comporter également un élément d'accrochage 41
permettant la fixation des tendeurs 30. Cet élément est avantageusement un
moyen
d'attache de type anneau disposé sur une face inférieure d'un noeud 40 de la
nappe
supérieure 2 et sur une face supérieure d'un noeud 40 de la nappe inférieure
3.
Les noeuds 40 des nappes inférieures et supérieures peuvent être identiques.
Dans cette configuration, les noeuds 40 de la nappe inférieure 3 sont
retournés à 180
par rapport aux noeuds 40 de la nappe supérieure 4.
Le relâchement de la tension par les ridoirs 31, permet également lors d'un
pliage du module de contrôler l'orientation des noeuds 40 pour un rangement
des
barres optimisé à l'état plié.
Les liaisons entre les barres 10 (noeuds 40) permettent le pliage-dépliage
d'un
module à partir d'un fagot, illustré en figure 5, d'un seul tenant, léger,
compact et
facilement transportable, facilitant ainsi les phases de montage et démontage
avec
peu de main-d'oeuvre. De plus la structure permet de minimiser les phases de
réglage
par la mise en place de ridoirs 31.
La fonction de pliage/dépliage du module structural est permise par la
configuration des noeuds 40, qui comportent des moyens de fixation articulée
46 des
barres 10, illustrés en figures 3 et 4.
Ces moyens sont typiquement au nombre de 1 ou 2 et peuvent être de type
liaison pivot, ou de type rotule. Les noeuds 40 peuvent combiner les deux
types
d'articulation.
La légèreté et le caractère pliable facilitent la manutention. De plus, les
noeuds 40
permettent un stockage optimal en compacité (barres parallèles jointives 10).
Des modules de toutes dimensions (formes et hauteurs) dans l'espace
peuvent être générés dans la limite de leur portabilité selon par exemple la
norme NF
X35-109 relative au port de charges par les travailleurs en France. De ce
fait, la limite
de poids à manipuler pendant les actions de travail pour une personne est de
30 kg
au maximum.
Ainsi un module structural typique, comme représenté en figure 1, comporte
30 noeuds, reliés par un ensemble de 24 barres.
Les dimensions, telles que la hauteur ou la maille (espacement entre les
noeuds 40 d'une même nappe) peuvent être ajustées à volonté en fonction des
dimensions des éléments qui sont choisies en conséquence.
Par exemple, les dimensions d'un module peuvent être typiquement de 4mx4m, la
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hauteur étant ajustable de 0,5 à 1,50 m en fonction de l'inclinaison choisie
des barres
10.
Deux modules ayant la même maille peuvent se distinguer par leur hauteur.
Ainsi, pour un maillage donné, on détermine la hauteur des modules en variant
la
5 longueur des câbles avec ridoirs 30, la longueur et l'inclinaison des
câbles
périphériques 20b et 20c, et des barres 10.
Comme illustré en figure 4, les noeuds 40 comportent une pluralité
d'ouvertures latérales 42 permettant le passage des câbles 20 reliant les
noeuds 40
10 d'une même nappe horizontale. Typiquement, ces ouvertures latérales 42
sont au
nombre de 4, deux premières ouvertures 42 étant situées dans le même plan que
les
barres 10 connectées au noeud 40. Les deux autres ouvertures 42 sont disposées
dans un plan orthogonal au plan des barres 10.
Dans un mode de réalisation, chaque câble 20 est fixé entre deux noeuds 40.
Dans un autre mode de réalisation, les câbles 20 sont traversants aux noeuds
40, et
lesdits noeuds 40 comportent un système, tels que des manchons, permettant de
transmettre une part d'effort des câbles 20 aux noeuds 40.
Par l'usage de câbles 20, 34 et 35 en tant qu'éléments tendus, la structure
offre naturellement une certaine transparence visuelle, mais aussi vis-à-vis
des
actions qui touchent les éléments, par exemple la houle, dans un contexte de
semi-
immersion en bordure de littoral. Les câbles 20, 34 et 35 sont de plus des
éléments
qui rendent le système très léger, en optimisant l'usage des matériaux
constitutifs, et
donc la masse, au strict nécessaire vis-à-vis de la rigidité et de la
résistance
mécanique.
Le module structural a la possibilité de ne pas reposer sur le sol directement
par l'intermédiaire des noeuds.
Ainsi, comme illustrés en figure 6, certains noeuds 40 de la nappe inférieure
peuvent comporter des éléments d'assise 43. Un élément d'assise 43, par
exemple
un pied ajustable fixé à la face inférieure d'un noeud 40, permet le réglage
de la
hauteur du module structural. Celui-ci peut assurer une structure stable
malgré un
nombre de points d'appui au sol limité (qui reste fonction de la charge
d'exploitation
à reprendre), ainsi typiquement un module comporte 4 appuis au sol.
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Par sa légèreté et sa rigidité, l'implantation au sol demande un nombre réduit
de points d'appui, ce qui perturbe très peu l'environnement. Des sites
difficiles et
sensibles peuvent être rendus accessibles par une plateforme. L'occupation du
site
peut n'être que temporaire, le démontage permettant un retour à l'état
initial.
De plus, les éléments d'assise réglable en hauteur 43 permettent d'ajuster
aisément la planéité du système.
En référence à la figure 7, la conception des noeuds 40 permet la mise en
place d'éléments de platelage, de façon à former une structure de plateforme.
Pour
cela, le noeud 40 comprend également, dans un mode de réalisation, des
éléments
d'accrochage en saillie 44 adaptés pour la fixation de poutres de support 50
tel
qu'illustrées en figure 7.
Cette fixation se fait par un élément comportant une rainure venant s'engager
par
glissement, tel un mécanisme de rail, sur la partie supérieure d'un noeud 40
de la
nappe supérieure.
L'élément d'accrochage 44 est par exemple sous une forme cylindrique avec
une collerette en partie haute sur la partie supérieure d'un noeud 40
permettant à un
élément, tel qu'une poutre de support 50 comportant une rainure de forme
complémentaire, typiquement une rainure en T de venir s'engager par
glissement
dans ladite partie supérieure du noeud 40. L'élément poutre de support 50 est
positionné sur au moins deux noeuds adjacents 40, voire trois ou plus.
L'élément poutre de support 50 comporte également sur sa face supérieure
une partie ayant un profil en T permettant l'engagement d'un élément
comportant
une rainure complémentaire.
Pour permettre la fixation d'un platelage, on peut par exemple utiliser une
barre de jonction 51 qui vient s'encastrer dans l'élément poutre de support
50. La
barre de jonction 51 permet de part et d'autre de celle-ci de fixer la pose de
lames de
plancher 52. Ces dernières s'enclenchent sur leurs largeurs entre la poutre de
support
50 et la barre de jonction 51.
Dans un autre mode de réalisation, les caractéristiques des poutres de support
50 et barres de jonction 51 peuvent être combinées en une unique poutre
positionnée
sur au moins deux noeuds adjacents 40, voire trois ou plus, et comprenant un
profilé
spécifique permettant, entre autres, la fixation de platelage.
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L'élément d'accrochage 44 propose donc la pose d'éléments de platelages 52
sur leur largeur entre 2 rangées de noeuds 40 adjacentes comportant chacune
une
barre de jonction 51.
La figure 8 représente un module structural utilisé pour la réalisation d'une
plateforme formée de lames de plancher 52 portées par les poutres de support
50.
Dans cette configuration, la poutre de support 50 peut être également utilisée
pour la
fixation de poutres de rive 53 disposées aux extrémités du platelage. Il est
possible
de superposer aux poutres de rives 53, d'autres éléments, tels que du type
garde-
corps 54, escalier 55, rampe d'accès (non représenté), auvent (non
représenté),
permettant ainsi la réalisation de structures polyvalentes.
La figure 9 illustre un module et sa vue schématique de dessus.
Comme représentées, les barres 10 sont disposées dans des rangées
parallèles 11, et des rangées 12 parallèles, perpendiculaires auxdites rangées
11.
Les noeuds périphériques 40a (comportant une unique liaison à une barre 10)
disposés aux extrémités des rangées de barres 11, définissent deux côtés 13 du
module.
De même à chaque extrémité de rangées de barres 12, on définit deux côtés
14 du module.
Les côtés 13, 14 sont donc définis par un ensemble de noeuds périphériques
40a reliés par des câbles 20, disposés dans un même plan vertical, orthogonal
aux
rangées de barres 11, 12 auxquelles ces noeuds 40 a sont connectés.
Sur la partie inférieure de la figure, les noeuds périphériques 40a ont été
représentés par des cercles pleins (noeuds noirs), tandis que les noeuds
intérieurs
(noeuds 40b) ont été représentés par des cercles vides (noeuds blancs).
Pour chaque côté 13,14, on détermine le nombre de noeuds 40a en position
haute, appartenant donc à la nappe supérieure, et le nombre de noeuds 40a en
position basse, appartenant donc à la nappe inférieure.
Quand le nombre de noeuds 40a en position haute est majoritaire, le côté est
dit + , dans le cas inverse, le côté est dit - .
Le module structurel élémentaire illustré sur la figure 10a est un module de
structure à 4x4 mailles avec en partie supérieure :
- deux noeuds aux extrémités + ;
- un seul noeud aux extrémités -
.
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On a représenté sur la partie droite de la même figure un réseau de poutres
support 50 utilisé sur ces noeuds.
Ces poutres sont toutes parallèles entre elles et s'étendent selon la
direction
Al reliant l'un et l'autre des deux noeuds des extrémités - . Sur la
figure, la direction
A2 est perpendiculaire.
L'assemblage de modules de structures identiques, comme représenté en
figure 10b, s'effectue en juxtaposant bord à bord, un côté + d'un module,
avec un
côté ¨ d'un autre module. Cet assemblage permet de mettre en
correspondance
les modules de façon complémentaire, on obtient donc un assemblage bord à bord
où les noeuds 40a des nappes supérieures et inférieures d'un module sont
placés en
vis-à-vis respectivement des noeuds 40a des nappes inférieures et supérieures
de
l'autre module structural.
Dans le cas où l'on utilise des modules de structure du type de ceux de la
figure 10a, l'assemblage se fait sous les conditions suivantes :
- Condition Cl: toute bordure parallèle à Al correspond à une extrémité de
type + de son module et comporte 2 noeuds d'appui sur sa nappe
supérieure ;
- Condition C2: la liaison entre deux modules se fait par alignement de 3
noeuds : un noeud d'une extrémité - de l'un des modules et deux noeuds
d'une extrémité + de l'autre module ; la mise en place et fixation d'une
poutre sur les noeuds ainsi alignés assure l'assemblage, ainsi que sur les
autres noeuds des modules et la rigidification de la structure obtenue ;
Condition C3 : un module dont des extrémités - sont parallèles à Al, l'une
de ces extrémités au moins constituant une bordure de la structure assemblée,
est
envisageable dès lors que ledit module est encadré par deux autres modules ce
qui
permet de supporter ladite bordure. Les noeuds 40a des différents modules
étant
identiques (dans leur principe) et sous condition que les modules aient une
géométrie
spatiale identique dans le positionnement des noeuds, les modules sont reliés
entre
eux par l'intermédiaire du système avec ridoir pour relier les noeuds 40a en
vis-à-vis.
Sur leurs bords d'assemblage, au moins un noeud 40a de la nappe supérieure
d'un
premier module est en liaison par le système de ridoir avec un noeud 40a de la
nappe
inférieure d'un second module, les deux noeuds 40a étant en vis-à-vis.
De façon plus générale, un module avec une structure de maille donnée
(espacement entre les noeuds 40 d'une nappe) peut s'assembler bord avec bord
avec
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un autre module présentant la même structure de maille, Ainsi, les deux
modules
peuvent s'assembler suivant un bord présentant des noeuds complémentaires
entre
les deux modules (les noeuds 40a des nappes supérieures et inférieures d'un
module
étant placés en vis-à-vis respectivement des noeuds 40a des nappes inférieures
et
supérieures de l'autre module structural).Dans le cas des figures 10a et 10bõ
les
modules assemblés sont tous identiques (en l'occurrence, des modules 4x4
mailles).
Des modules de maillage différents peuvent également être assemblés entre.
C'est
ce qu'illustrent les figures 10c et 10d. Les dimensions des modules
structuraux
élémentaires peuvent en effet être très variées dans la limite de leur poids,
qui doit
être compatible avec portabilité.
L'assemblage de plusieurs modules bord à bord permet ainsi, de manière
simplifiée et peu couteuse en main-d'oeuvre, la réalisation de plateformes
d'architectures multiples (par exemple, figures 10b et 10d).
De plus, des modules de différentes hauteurs peuvent être combinés pour
s'adapter à la morphologie du terrain. La structure du module et la
disposition des
noeuds 40 offrent donc une grande flexibilité quant aux possibilités de
réalisations
(voir par exemple figures 10c et 10d).
L'assemblage entre différents modules peut être également stabilisé et
renforcé par la pose d'éléments de platelage entre les différents modules
structuraux.
La figure 11 représente la pose d'élément de platelage sur les noeuds 40a de
deux modules juxtaposés bord à bord.
On procède donc à la pose d'une poutre de support 50, telle que décrite
précédemment, sur les éléments d'accrochage 44 des noeuds 40a, de préférence
la
poutre de support repose sur au moins 2, voire 3 noeuds 40a.
Le côté d'assemblage présente dans un même plan vertical une alternance
de noeuds 40a du premier et du second module, la poutre de support 50 repose
donc
au moins sur un noeud 40a de la nappe supérieure du premier module et un noeud
40a adjacent de la nappe supérieure du second module, ce qui a pour avantage
de
rigidifier l'assemblage.
Ainsi, la liaison entre différents modules structuraux peut être effectuée
d'une
part grâce aux tendeurs 30 entre les noeuds 40a complémentaires des modules,
et
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d'autre part, par les éléments de platelage qui permettent de renforcer et
assurer une
stabilité de l'assemblage.
Ces éléments de liaison permettent également de limiter le nombre d'appuis
au sol de la structure assemblée. Sur la figure 11, on illustre la possibilité
pour le
5 module M1 de s'appuyer sur deux points au sol 43 qui sont propres au
module, et en
un troisième point par la jonction avec le module adjacent M2. Le module M1
qui
arrive à la jonction avec un seul noeud 40a en partie inférieure s'appuie sur
le module
adjacent M2 par suspension à l'aide d'un ridoir. Le module M2 qui a deux
noeuds 40a
en partie inférieure au niveau de la jonction peut s'appuyer sur le sol en
quatre points
10 43, et soutient le module adjacent M1 par son noeud 40a en partie
supérieure. Ledit
module M1 par la liaison avec ridoir 33 s'appuie donc sur le module M2.
De ce fait, l'assemblage de deux modules reposera sur 6 appuis au sol,
l'assemblage de trois modules, 8 appuis, etc. Le nombre d'appuis au sol d'une
structure assemblée reste ainsi limité.
15 La figure 12, illustre l'assemblage de modules M1 et M2 de hauteurs
différentes. Les modules diffèrent par les dimensions des câbles avec ridoir
30, et par
les dimensions et l'inclinaison des câbles périphériques 20b, 20c et des
barres 10.
Les dimensions des câbles 20 sont identiques dans les deux modules. Ainsi,
l'assemblage entre les deux modules est possible car ils comportent le même
maillage dans le plan horizontal (espacement entre les noeuds 40 d'une nappe).
Ce
maillage identique permet de faire correspondre sur un bord d'assemblage, les
noeuds 40a du module M1 avec les noeuds 40a du module M2.
La figure 13 illustre la réalisation d'une plateforme par l'assemblage d'une
pluralité de modules M1 à M4. Lesdits modules peuvent être de dimensions
différentes. Ladite plateforme comporte 10 appuis au sol par le biais des
éléments
d'assise 43.
Ainsi, le simple ajout de modules élémentaires, pouvant être de dimensions
quelconques en longueur, largeur et hauteur, permet de réaliser différentes
configurations spatiales.
L'avantage d'utiliser des modules est dans la répétitivité de l'assemblage par
connexion des noeuds 40a complémentaires d'un module à l'autre. Contrairement
aux
cellules élémentaires dont les structures monolithiques sont formées par
rajout de
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proche en proche d'éléments structuraux, le système selon l'invention réalise
une
structure monolithique avec un nombre réduit d'assemblages de modules
structurellement indépendants, de formes et de hauteurs variables, et
géométriquement complémentaires.
La structure ainsi composée bénéficie d'un avantage certain en termes de
robustesse puisqu'une défaillance locale resterait limitée au module concerné.
Chaque module forme, à l'état plié, un fagot d'un seul tenant, aisément
transportable et stockable dans un volume réduit et, à l'état déployé, une
structure
rigide supportant un platelage délimité et pouvant recevoir de nombreux
équipements
indépendants (garde-corps, escaliers, rampes, etc.).
En fonction du dimensionnement des barres et des câbles justifiable par code
de calcul simple, chaque module est limité à une masse de 40 kg et peut
reprendre
des charges d'exploitation jusqu'à 500 kg/m2 ce qui est exigé par exemple dans
le
cas de gradins démontables.
Ainsi, la structure répond à deux contraintes souvent opposées : légèreté et
performance mécanique.
La forme des modules permet, par juxtaposition et liaison, la constitution
d'une
structure monolithique de cheminements de toutes longueurs et de
configurations
spatiales variées.
En zone littorale, la structure porteuse peut être implantée en semi-immersion
afin de constituer une plateforme de hauteur adaptée permettant
l'accessibilité à des
zones de baignade et la pratique d'activités nautiques en toute autonomie. Le
système étant léger, son impact sur l'environnement du site d'implantation est
quasi
nul, celui-ci étant restitué dans son état originel après démontage.
Les figures 14 et 15 illustrent une autre solution possible pour la
réalisation du
platelage, à partir du module élémentaire M pliable/dépliable.
Cette structure est constituée d'une grille de tenségrité M d'un jeu de
béquilles
101 et d'un jeu de plaques de platelage 102 rapportées sur la structure.
La grille de tenségrité M est une grille classique formée de barres 1 1 0
correspondant aux éléments comprimés, d'éléments de liaison en tension (câbles
tendeurs, etc...) 120 reliant un ensemble de noeuds 140 sur lesquels les
barres 110
sont articulées de façon pliable/dépliable.
Les béquilles 101 sont de deux types : des béquilles 101a de bord et des
béquilles 101b de coin.
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Les béquilles de bord 101a sont des béquilles verticales qui s'étendent entre
un noeud 103b de bordure en nappe inférieure du module élémentaire M et le
noeud
140e de bordure correspondant en nappe supérieure du même module élémentaire
M, distinct d'un noeud de coin (noeud 140c) de ladite structure.
Les béquilles de coin 101b sont constituées de deux barres 104b et 105b qui
s'étendent en V à partir d'un même noeud de coin 103 en nappe inférieure.
Ce noeud 103 est verticalement en regard d'un noeud 140b immédiatement
voisin d'un noeud de coin 140c, ces noeuds étant rajoutés à la nappe
supérieure afin
d'offrir 4 points de support aux plaques de platelage dans cette zone.
L'une des barres (barre 104b) s'étend verticalement entre le noeud 103 et le
noeud 140b.
L'autre barre (barre 105b) s'étend de façon oblique entre le noeud 103 et le
noeud de coin 140c.
Elle assure ainsi une reprise d'effort vertical par rapport au noeud de coin
140c.
Deux câbles 106a et 106b s'étendent horizontalement entre les noeuds 140b
et 140c, et entre 140b et 140d, assurant la reprise d'effort horizontal par
rapport au
noeud de coin 140c.
Différents modules structuraux (grilles supports) sont bien entendu possibles
pour des platelages de type plaques comme présentés à la figure 16. Ils
doivent
néanmoins être d'un maillage égal ou supérieur à 3x3.
La colonne A) de la figure 16 donne plusieurs exemples de modules, tandis
que la colonne B) illustre l'ajout de béquilles et l'ajout de noeuds support
en bordure.
La colonne C illustre quant à elle le platelage réalisé à l'aide de plaques
appuyées sur les noeuds par leurs quatre coins.
La figure 17 montre l'assemblage bord à bord sur des modules de taille
minimum (3x3), les noeuds supérieurs de chaque module se complétant en
alternance. La figure 18 illustre un assemblage réalisé à partir de deux
modules
élémentaires M1 et M2 du type du module M illustré sur les figures 14 à 16.
Dans cet assemblage, les béquilles de coin des deux modules élémentaires
M1 et M2 sont supprimées, seules subsistant dans ce plan des béquilles de bord
101a.
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Les béquilles de coin 101b sont en outre maintenues, aux coins de chacun
des deux modules élémentaires M1 et M2, dans les autres plans de bordures
(plans
perpendiculaires).
La figure 19 illustre quant à elle différents types de maillage pour le module
élémentaire structural : 4x4 (M4x4), 3x3 (M3x3), 3x6 (M3x6) ou à mailles
variables
(Mv sur une structure 3x6).
Dans la structure qui vient d'être décrite, les poutres support ne sont pas
nécessaires. Les éléments de platelage ¨ qui sont en l'occurrence des plaques -
viennent directement en appui sur les noeuds, lesquels comportent des éléments
d'accrochage adaptés à cet effet.
Les figures 20a et 20b illustrent un mode de fixation des plaques de platelage
sur les noeuds.
Dans ce mode fixation - qui n'est donné ici qu'à titre d'exemple - les noeuds
140 comportent chacun plusieurs picots (en l'occurrence quatre) pour recevoir
les
coins des plaques 102. Après mise en place des plaques, un capot de maintien
106
est rapporté au-dessus du noeud 140 à l'intersection de quatre plaques, sur la
face
supérieure de celles-ci et est vissé sur ledit noeud 140.
De telles structures permettent une meilleure connectique au niveau de la
mise en place du platelage.
La figure 21 représente un module structural utilisé pour la réalisation d'une
plateforme formée de plaques 102 portées par les noeuds de nappe supérieure.
Dans
cette configuration, les noeuds de bord et de coin peuvent être également
utilisés pour
la fixation d'autres éléments, tels que du type garde-corps 54, escalier 55,
rampe
d'accès (non représenté), auvent (non représenté), permettant ainsi la
réalisation de
structures polyvalentes.
