L'invention concerne un système de construction de structures spatiales.
Actuellement la répartition des charges,
la distribution des efforts, la réduction des moments et l'obtention de la capacité d'utilisation maximale des matériaux utilisés sont les tendances qui conditionnent le tra- vail des architectes et des ingénieurs. Ces exigences caractérisent à leur tour une nouvelle forme de construction :
la structure spatiale. Dans cette nouvelle architecture de forme et de dimensions, les avantages techniques et la beauté architectonique s'harmonisent étroitement. La structure spatiale peut être considérée jusqu'à un certain point comme une prolongation dans l'espace des systèmes d'armature traditionnels; dans ces armatures traditionnelles, les lignes d'action des forces sont coplanaires, tandis que dans les structures spatiales, les lignes d'action des forces
sont ramifiées dans l'espace; les tensions s'équilibrent en
\ majeure partie et constituent sensiblement un champ de forces homogène, sans point de surcharge importante, ce qui confère à la structure un grande résistance aux sollicita-
<EMI ID=1.1>
elles les sections nécessaires des éléments étirés ou comprimés, ce qui conduit à un gain appréciable de matériaux,
Il existe en outre d'autres facteurs qui conduisent à une plus grande économie et qui justifient l'utilisation croissante des structures spatiales; ces facteurs sont la préfabrication des éléments constitutifs, leur normalisation et l'utilisation d'une main-d'oeuvre plus réduite.
On peut citer, par exemple, le cas de certaines coupoles qui couvrent des espaces de 200 mètres sans piliers intermédiaires. Des projets qui prévoient de couvrir des surfaces qui peuvent atteindre 400 mètres de diamètre sont en cours d'étude.
Une comparaison de poids entre une structure spatiale et une. structure d'éléments porteurs linéaires donnerait, en principe et comme base d'appréciation approximative dans le cas d'une structure spatiale, avec des travées pouvant atteindre 50 mètres, un poids inférieur
<EMI ID=2.1>
En contre-partie, et en se basant sur des données estimatives, on peut calculer que le prix d'un kilogramme de profil
<EMI ID=3.1>
au prix du kilogramme de profil à chaud.
Dans le domaine des structures spatiales et pour arriver à développer l'objet de l'invention, il a été tenu compte, fondamentalement, des principes suivants qui ont été déterminés à la suite de nombreux essais et expériences :
a) - Système structural dont la principale caractéristique est son hyperstatisme élevé. b) - La solution des noyaux soudés (pour structure spatiale à deux niveaux, est rentable seulement à partir de travées de 40 mètres; cependant, à partir de ces
<EMI ID=4.1>
çable pour le montage, car l'on réussit à mettre en place
<EMI ID=5.1>
Ces principes exigent que la solution remplisse les conditions suivantes :
1. La liaison se fera par des boulons
2. Il sera possible d'examiner le noyau
3. La transmission des tensions des tubes au noeud se fera de façon axiale.
L'invention décrite ici remplit ces conditions et l'on peut faire ressortir les avantages suivants :
1. Légèreté et portées de grandes dimensions.
2. Facilité d'exécution et de montage
3. Possibilité de construire des plafonds appliqués directement sur des profils ou des tubes dotés d'une section qui a à peu près la forme de la lettre grecque oméga, et en utilisant des profils complémentaires dans le cas d'autres sections de tube.
4. Fixation des couvertures sur la structure directement, au moyen de surfaces d'appuis planes, ce qui permet, dans le cas de section en forme de lettre grecque oméga, d'utiliser la solution constituée par des montages sur lambourdes de bois, dans le but de réduire les problèmes de condensation et de bruit entre la cnuverture et la structure.
5. Usinage simple.
6. Possibilité de réaliser des structures adaptables à des couvertures planes ou courbes, carrées, rectangulaires, hexagonales, circulaires, etc...
D'après ce qui vient d'être exposé on voit que l'expression "structure spatiale" désigne un ensemble
<EMI ID=6.1> de tubes ou de profils qui sont reliés à des noyaux auxquels sont fixées les extrémités de ces profils ou de ces tubes.
Un objet de l'invention consiste à apporter le moyen de former une structure spatiale, en utilisant des pièces creuses, composées par deux parties qui peuvent être reliées entre elles, pour former un noyau, auquel sont raccordés un certain nombre de profils ou de tubes, qui sont fixés par des boulons.
Un autre objet de l'invention consiste à fournir des moyens de liaison entre les tubes et le noyau, ces moyens de liaison correspondant à n'importe quelle forme de la section transversale de ces tubes, et même des moyens de liaison des tubes au noyau, différents pour des tubes de section constante.
Un autre objet de l'invention est constitué par l'orientation des ailettes dont sont dotées les pièces complémentaires qui doivent former les noyaux de
la structure, par leur assemblage au moyen de boulons.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en
se référant aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 est une vue en coupe qui représente la forme géométrique des deux parties qui composent un noyau spatial auquel seront reliées les extrémités des tubes qui doivent ensemble constituer la structure spatiale. La figure 2 est une vue en plan de l'assemblage entre les deux parties composant le noyau, dont la fixation se fera au moyen de boulons. La figure 3 est une vue en élévation d'un noyau auquel sont reliés des tubes dont la section a la forme de lettre grecque oméga. La figure 4 est une vue en perspective qui �
montre les possibilités d'assemblage des différents tubes avec les noyaux.
La figure 5 est une vue en coupe semblable à la figure 1, qui représente une variante qui consiste en ce que les éléments qui forment le noyau spatial sont bridés par des ailettes qui appartiennent aux deux parties, ces ailettes étant orientées dans le sens radial par rapport à la pièce creuse à peu près sphérique qui constitue le noyau spatial. La figure 6 est une vue en perspective qui <EMI ID=7.1>
liaire qui doit relier ce tube au noyau.
La figure 7 -est une vue en élévation par- <EMI ID=8.1>
à l'une des extrémités duquel on a adapté un type de pièce auxiliaire de liaison avec le noyau.
La figure 8 représente une vue en plan de la pièce représentée dans la figure 7. la figure 9 est une vue en élévation par- <EMI ID=9.1>
à l'une des extrémités ouvertes duquel; [on, " adapté un autre
<EMI ID=10.1>
ces moyens de liaison étant différents ;de ceux qui sont
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
qui portent les références 1 et 2, obtenues de préférence par emboutissage, dont chacune présente la forme approximative d'une calotte sphérique, la hauteur de la pièce creu-
<EMI ID=13.1>
taire 2. Cette différence de hauteur entre les pièces 1 et
<EMI ID=14.1>
2 qui doivent former un noyau essentiellement sphérique a pour but d'empêcher les interférences entre les tubes horizontaux parallèles sur les appuis qui assurent la liaison par bridage des pièces qui constituent le noyau, ce bridage se faisant en disposant face à face les ailettes 3 dont sont dotées respectivement à leurs embouchures les pièces creuses 1 et 2. Ces ailettes 3 seront toujours de forme annulaire.
La bride qui forme la liaison boulonnée
des calottes sphériques 1 et 2 peut être semblable à celle qui est représentée dans la figure 1, c'est-à-dire qu'une partie de la bride est alignée par rapport à la partie diamétralement opposée, ou bien, ces ailettes peuvent être légèrement inclinées par rapport aux parties 1 et 2 auxquelles elles appartiennent, pour former ainsi une bride radiale.
<EMI ID=15.1>
l'assemblage correct des tubes qui sont reliés au noyau, les extrémités de ces tubes ayant des dimensions considérables.
Dams certains points des surfaces des calottes 1 et 2 existent une série d'orifices qui portent la référence 4, lesquels présentent une superficie annulaire enveloppante aplatie 6, pour que sur cette surface aplatie 6 se produise un bon contact de la surface de l'extrémité libre du tube qui S'adapte au noyau ou de la pièce adaptée
<EMI ID=16.1>
<EMI ID=17.1>
<EMI ID=18.1>
la liaison des calottes sphériques 1 et 2 se fait au moyen de boulons 7 comme ceux qui sont représentés dans la figure 2, tandis que la liaison des tubes au noyau se fait par des boulons semblables à ceux représentés en 5, et ces boulons 5 sont vissés dans des écroux fixés préalablement par soudure comme l'indique la figure 1 aux extrémités des tubes dont l'extrémité de liaison au noyau spatial est fermée,
Quand on utilise des tubes ou des profils dont la section transversale a, à peu près, la forme de la lettre grecque oméga, du type représenté dans les figures 2, 3 et 4, les extrémités de ces tubes dont la section a la forme de la lettre grecque oméga, sont pliées de façon à former une paroi résistante adaptable à la surface annulaire aplatie 6 de l'orifice 4 correspondant au noyau sur lequel sera situé le tube, et on soude à l'intérieur de ce repli l'écrou dans lequel sera vissé le boulon correspondant 5.
Lorsque les tubes qui sont utilisés pour la formation de la structure spatiale ont une section circulaire, ou polygonale, par exemple carrée, il a été prévu des moyens de liaison de ces tubes au noyau, et ces moyens sont représentés dans les figures 5 à 10.
Ces moyens de liaison de tubes ronds ou carrés sur le noyau, consistent en des pièces qui présentent une structure générale qui est fonction de la section des tubes, c'est-à-dire que si la section du tube est circulaire ou polygonale (par exemple carrée), on utilisera des pièces de liaison au noeud appropriées à cette section.
<EMI ID=19.1>
utilisera une pièce telle que.celle qui est représentée sema
<EMI ID=20.1>
<EMI ID=21.1>
<EMI ID=22.1>
<EMI ID=23.1>
<EMI ID=24.1>
<EMI ID=25.1>
la pièce 9 on a prévu un orifice qui pourra être traversé
par un boulon 5, comme l'indique la figure 5. Ce boulon est destiné à relier l'ensemble formé par le tube 8 et la pièce
9 au noeud spatial, en vissant le boulon dans un écrou clinposé contre la face interne de la petite base perforée de
<EMI ID=26.1>
<EMI ID=27.1>
Quand il s'agit de tubas de section circulaire, on peut utiliser deux types de pièces différents
pour relier ces tubes ronds au noeud spatial. En effet,
dans le cas des figures 7 et 8. le tube rond 10 recevra à l'une de ses extrémités une pièce 11 qui est essentiellesent un tronc de cône creux prolongé du côté de sa grande base par une jupe cylindrique 15 dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur de ce tube 10, de façon que
la pénétration de la jupe cylindrique 15 dans une extrémité ouverte du tube rond 10 et la soudure des deux parties permettent de relier l'ensemble à n'importe quel orifice 4 du noeud spatial. Cette liaison, comme c'est toujours le cas avec des boulons, se fait en vissant la tige de ce boulon 5 dans une pièce 12 soudée à l'intérieur du tronc de cône
creux 11 contre la petite base de ce tronc de cône 11, cette petite base étant pourvue, en outre, d'un orifice qui est destiné à donner passage au boulon de liaison au noeud spatial.
En variante du mode d'assemblage d'un tube rond au noeud spatial, on a prévu un autre type de pièce qui est représenté dans les figures 9 et 10 et qui consiste en
un simple cylindre plein 14 qui présente un diamètre externe égal au diamètre interne du tube rond 13, cette pièce 14 étant soudée à l'une des extrémités ouvertes du tube 13, et
la liaison avec le noeud spatial se faisant par un boulon
qui se visse dans l'orifice axial réalisé dans la pièce 14.
Le montage d'une structure spatiale selon l'invention peut être réalisé sur le sol, en employant un nombre de boulons par mètre carré de structure variable
entre 15 et 30 pour des portées de 15 à 50 mètres, et en hissant ensuite la construction par sections jusqu'à sa position définitive.
Dans le cas des structures linéaires il
' - ri <EMI ID=28.1>
la longueur sera comprise entre 8 et 10 mètres et dont le montage sera réalisé sur le chantier, chaque unité �tant mise en place en utilisant des pontielles d'appui.
Le montage se fera dans les meilleures conditions si on utilise le nombre le plus réduit possible de sections à monter dans la structure, en mettant à profit
le fait que ces sections sont auto-portantes.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Système de construction de structures spatiales, caractérisé essentiellement en ce qu'il est basé sur l'utilisation d'un noyau auquel sont reliés une série de tubes qui constituent la structure, ce noyau étant formé par deux parties creuses, à peu près hémisphériques, de hauteurs différentes, dotées à leurs embouchures respectives d'ailettes annulaires planes qui lorsqu'elles sont mises face à face et sont reliées par des boulons, forment des brides de liaison des pièces sphériques, la surface de la sphère creuse que forme le noyau étant pourvue d'orifices dotés d'une surface annulaire enveloppante plate qui est destinée à recevoir les extrémités des tubes qui forment la structure.
2. Système de construction de structures