CH684014A5 - Tridimensional spatial structure - Google Patents
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Abstract
Description
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CH 684 014 A5 CH 684 014 A5
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Description Description
La présente invention concerne une structure spatiale tridimensionnelle comportant un système réticulé d'éléments unidimensionnels travaillant à la compression ou à la traction et aboutissant à un ensemble de nœuds indépendants les uns des autres. The present invention relates to a three-dimensional spatial structure comprising a cross-linked system of one-dimensional elements working in compression or in traction and leading to a set of nodes independent of each other.
Dès le début du vingtième siècle, l'avènement de nouveaux matériaux et de nouvelles techniques d'assemblage a permis le développement de ce nouveau type de structures, permettant la délimitation d'espaces et de surfaces importants, dont la majorité des réalisations cependant, compte tenu des rapports poids/caractéristiques statiques/résistance des matériaux en présence, sont constituées d'éléments métalliques. From the beginning of the twentieth century, the advent of new materials and new assembly techniques allowed the development of this new type of structure, allowing the delimitation of important spaces and surfaces, of which the majority of the achievements however, account given the weight / static characteristics / resistance ratios of the materials present, consist of metallic elements.
La première construction de ce genre est un belvédère de 30 mètres de haut, due à Graham Bell en 1907, dans le cadre de ses recherches de structures légères pour les avions. Cette amorce d'industrialisation déboucha sur un certain nombre de systèmes connus, tels que le système «Unitrust» développé avant la dernière guerre, le système allemand «Mero», mis au point immédiatement après celle-ci, puis les sytèmes britanniques «Space Deck» et «Nodus», le sytème canadien «Triodetic», le système français «SDS Unibat Spherobat», le système suisse «Varitec», ainsi qu'une multitude d'autres systèmes régionaux. A ce jour, chaque pays ou presque dispose de ses propres systèmes, en fonction des matériaux disponibles et de son degré d'industrialisation. The first construction of this kind is a 30-meter-high belvedere, designed by Graham Bell in 1907, as part of his research into light structures for aircraft. This beginning of industrialization led to a certain number of known systems, such as the “Unitrust” system developed before the last war, the German “Mero” system, developed immediately after this one, then the British systems “Space Deck "And" Nodus ", the Canadian system" Triodetic ", the French system" SDS Unibat Spherobat ", the Swiss system" Varitec ", as well as a multitude of other regional systems. To date, almost every country has its own systems, depending on the materials available and its degree of industrialization.
Dans les systèmes mentionnés ci-dessus, dont certains comportent des éléments en bois entre nœuds, les nœuds sont en général constitués d'une pièce métallique unique, forgée ou soudée et usinée, et qui constitue une articulation. Il n'y a donc pas de continuité directe dans la transmission des efforts à l'endroit des nœuds. De plus, le montage de la structure doit en général être entièrement effectué sur le chantier. In the systems mentioned above, some of which include wooden elements between nodes, the nodes generally consist of a single metal piece, forged or welded and machined, and which constitutes a joint. There is therefore no direct continuity in the transmission of forces at the location of the nodes. In addition, the assembly of the structure must generally be carried out entirely on site.
Le but de la présente invention est de proposer une structure spatiale tridimensionnelle du type de celles mentionnées ci-dessus, mais ne présentant pas les inconvénients des structures connues, et permettant en particulier d'une part l'utilisation d'aciers marchands pour la constitution des nœuds, et d'autre part d'assurer une continuité dans la transmission des efforts à l'endroit des nœuds. The purpose of the present invention is to provide a three-dimensional spatial structure of the type of those mentioned above, but not having the drawbacks of known structures, and in particular allowing on the one hand the use of merchant steels for the constitution nodes, and secondly to ensure continuity in the transmission of forces at the location of the nodes.
A cet effet, l'invention concerne une structure spatiale tridimensionnelle comportant un système réticulé d'éléments unidimensionnels travaillant à la compression ou à la traction et aboutissant à un ensemble de nœuds indépendants les uns des autres, telle que définie à la revendication 1. To this end, the invention relates to a three-dimensional spatial structure comprising a cross-linked system of one-dimensional elements working in compression or in tension and leading to a set of nodes independent of each other, as defined in claim 1.
La conception de la structure selon l'invention permet la réalisation de couvertures de toutes formes et de dimensions importantes sans appuis intermédiaires, par exemple pour des marchés couverts, des halles de stockage ou de fabrication, des constructions sportives ou des passerelles piéton-nières. La fabrication de la structure est facile, avec des éléments simples et un outillage standard. Elle permet une préfabrication simple en atelier et un montage rapide sur le chantier. La légèreté de la construction permet une économie des points d'appui, ainsi qu'une continuité dans la réalisation d'enveloppes n'ayant plus à être dissociées en murs et en toiture. De plus cette conception permet un effet esthétique certain dans la délimitation des espaces. The design of the structure according to the invention allows the production of covers of all shapes and large dimensions without intermediate supports, for example for covered markets, storage or manufacturing halls, sports buildings or pedestrian walkways. The construction of the structure is easy, with simple elements and standard tools. It allows simple prefabrication in the workshop and rapid assembly on site. The lightness of the construction allows an economy of the points of support, as well as a continuity in the realization of envelopes no longer having to be separated into walls and roofing. In addition, this design allows a certain aesthetic effect in the delimitation of spaces.
La description qui suit, donnée à titre d'exemple, se réfère au dessin sur lequel: The description which follows, given by way of example, refers to the drawing in which:
la fig. 1 est une vue schématique partielle en plan d'un exemple de structure selon l'invention, fig. 1 is a partial schematic plan view of an exemplary structure according to the invention,
la fig. 2 est une vue partielle en élévation de la structure de la fig. 1, fig. 2 is a partial view in elevation of the structure of FIG. 1,
la fig. 3 est une vue partielle en coupe selon la ligne C-C de la structure de la fig. 1, fig. 3 is a partial sectional view along line C-C of the structure of FIG. 1,
la fig. 4 montre un exemple de nœud de la structure de la fig. 1, vu depuis dessus, fig. 4 shows an example of a node of the structure of FIG. 1, seen from above,
la fig. 5 est une vue partielle en coupe selon la ligne A-A du nœud de la fig. 4, fig. 5 is a partial sectional view along line A-A of the node of FIG. 4,
la fig. 6 est une vue partielle en coupe selon la ligne B-B du nœud de la fig. 4, fig. 6 is a partial sectional view along line B-B of the node of FIG. 4,
la fig. 7 est une vue depuis dessus d'un exemple d'élément de liaison double coudé, fig. 7 is a view from above of an example of a double bent connecting element,
la fig. 8 est une vue en élévation de l'élément de liaison de la fig. 7, fig. 8 is an elevational view of the connecting element of FIG. 7,
la fig. 9 est une vue depuis dessus d'un exemple d'élément de liaison simple coudé, et la fig. 10 est une vue depuis dessus d'un exemple d'élément de liaison simple plan. fig. 9 is a view from above of an example of a bent single connecting element, and FIG. 10 is a view from above of an example of a simple planar connecting element.
La structure représentée sur les fig. 1 à 3 est réalisée sous la forme d'un sytème réticulé comportant deux nappes parallèles de barres 1,1' disposées selon des mailles carrées, les nœuds 2 de la nappe inférieure étant décalés par rapport à ceux 2' de la nappe supérieure et situés en regard des centres des mailles de la nappe supérieure, chacun desdits nœuds de la nappe inférieure étant relié par des barres diagonales 3 aux quatre nœuds de la maille correspondante de la nappe supérieure. Toutes les barres, de nappe ou diagonales, sont de longueur identique et sont réalisées en bois équarri. Elles peuvent également être réalisées en bois rond ou lamellé collé. The structure shown in figs. 1 to 3 is produced in the form of a crosslinked system comprising two parallel plies of bars 1,1 'arranged in square meshes, the nodes 2 of the lower ply being offset from those 2' of the upper ply and located opposite the centers of the meshes of the upper ply, each of said nodes of the lower ply being connected by diagonal bars 3 to the four nodes of the corresponding mesh of the upper ply. All the bars, tablecloth or diagonal, are of identical length and are made of squared wood. They can also be made of round wood or glued laminate.
Les nœuds sont réalisés à l'aide de fers plats, rectilignes ou coudés, reliés à des éléments antagonistes du treillis, empilés parallèlement les uns aux autres et solidarisés par une pièce intermédiaire boulonnée ou rivetée. Ils permettent ainsi d'assurer une continuité directe dans la transmission des efforts. The knots are made using flat irons, straight or bent, connected to antagonistic elements of the trellis, stacked parallel to each other and secured by an bolted or riveted intermediate piece. They thus ensure direct continuity in the transmission of forces.
Un exemple de nœud est représenté sur les fig. 4 à 6. Le nœud représenté sur ces figures est un nœud intérieur inférieur (tel que le nœud 8 de la fig. 2). Afin de ne pas surcharger inutilement la figure, une seule des quatre barres diagonales 3 a été représentée sur la fig. 4, seuls les axes des autres barres diagonales 3 étant représentés. Pour la même raison, seuls les axes des barres diagonales 3 sont représentés sur la fig. 5, et deux seulement des barres horizontales 1 sont représentées sur la fig. 6. Comme on le voit sur la fig. 6, le nœud est réalisé par un assemblage d'éléments métalliques plats 4, 5, 6, 7 superposés selon des plans parallèles, ces éléments étant plans 4, 5 ou An example of a knot is shown in Figs. 4 to 6. The knot shown in these figures is a lower inner knot (such as knot 8 in fig. 2). In order not to unnecessarily overload the figure, only one of the four diagonal bars 3 has been shown in FIG. 4, only the axes of the other diagonal bars 3 being shown. For the same reason, only the axes of the diagonal bars 3 are shown in FIG. 5, and only two of the horizontal bars 1 are shown in FIG. 6. As seen in fig. 6, the knot is produced by an assembly of flat metallic elements 4, 5, 6, 7 superimposed in parallel planes, these elements being planes 4, 5 or
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coudés 6, 7, selon qu'ils sont solidaires d'une barre de nappe 1 ou d'une barre diagonale 3, la liaison entre ledit élément métallique plat et la barre en bois étant réalisée à l'aide d'un couple de plaques métalliques de jonction 8, 8' ou 9, 9' (fig. 4) soudées sur les bords des éléments plats et insérées dans des fentes à l'extrémité de la barre 1 ou 3, lesdites plaques de jonction étant fixées transversalement par des broches standard 10 traversant la barre. bends 6, 7, depending on whether they are integral with a tablecloth bar 1 or a diagonal bar 3, the connection between said flat metallic element and the wooden bar being produced using a pair of plates metal junction 8, 8 'or 9, 9' (fig. 4) welded on the edges of the flat elements and inserted into slots at the end of the bar 1 or 3, said junction plates being fixed transversely by pins standard 10 crossing the bar.
Bien entendu, la liaison entre l'élément métallique plat et la barre en bois peut également être réalisée de toute autre manière adéquate, comme par exemple en prolongeant l'élément plat par soudure de deux ailes formant une croix en coupe transversale et que l'on insère dans des fentes réalisées à l'extrémité de la barre. Of course, the connection between the flat metallic element and the wooden bar can also be carried out in any other suitable manner, such as for example by extending the flat element by welding two wings forming a cross in cross section and that the it is inserted into slots made at the end of the bar.
Les nœuds comprennent en outre des pièces intermédiaires 9, disposées entre les éléments plats 4, 5 solidaires des barres des nappes et les éléments plats 6, 7 solidaires des barres diagonales, et destinées à permettre le centrage des axes des barres au centre des nœuds. Il peut s'agir d'un fer carré percé en son centre pour permettre le passage d'un boulon traversant également les éléments plats solidaires des barres de façon à serrer l'ensemble à l'endroit du nœud. Un tel nœud est par conséquent démontable et travaille au cisaillement. Selon une variante d'exécution, cette pièce intermédiaire est constituée par un élément de tube carré, le serrage de l'ensemble étant assuré par un rivet Huck conférant une précontrainte au nœud et lui permettant de travailler par frottement. The nodes also comprise intermediate parts 9, arranged between the flat elements 4, 5 secured to the bars of the plies and the flat elements 6, 7 secured to the diagonal bars, and intended to allow the centering of the axes of the bars at the center of the nodes. It can be a square iron pierced in its center to allow the passage of a bolt also passing through the flat elements integral with the bars so as to tighten the assembly at the location of the knot. Such a knot is therefore removable and works in shear. According to an alternative embodiment, this intermediate piece is constituted by a square tube element, the tightening of the assembly being ensured by a Huck rivet conferring a prestress on the knot and allowing it to work by friction.
L'ensemble constitué par un élément plat et ses plaques de jonctions correspondantes peut être réalisé sous la forme d'un élément métallique de liaison unitaire, tels que ceux représentés, par exemple, sur les fig. 7 à 10. Ces éléments de liaison peuvent être simples ou doubles, selon qu'ils sont prévus pour être rendus solidaires d'une ou de deux barres. Un élément de liaison double coudé est représenté sur les fig. 7 et 8. Cet élément présente un axe de symétrie transversal 12 et un axe de symétrie longitudinal 14. Il comporte deux couples de plaques de jonction 9, 9' soudées sur les bords d'un élément plat 6, à chacune de ses extrémités, de part et d'autre de son axe longitudinal 14. Chacune des barres de jonction 9, 9' est percée de quatre trous 11 destinés à la fixation de l'élément sur la barre au moyen des broches 10, après insertion des plaques de jonction dans les fentes de la barre. L'élément plat 6 comporte quatre lignes de pliage 15 et un trou 13 en son centre, destiné à recevoir un organe de fixation de l'assemblage, tel un boulon ou un rivet. L'élément de liaison double non coudé peut être réalisé selon des caractéristiques sensiblement identiques à celle de l'élément coudé, seule la longueur de l'élément plat 6 étant inférieure à celle de l'élément plat coudé. Un élément simple coudé est représenté sur la fig. 9. Il comporte un couple de barres de jonction 17, 17' soudées sur les bords d'un élément plat 16, de part et d'autre de son axe longitudinal 19, l'élément plat 16 étant coudé selon deux lignes de pliage 18 et percé d'un trou 20 destiné à recevoir l'organe de fixation de l'assemblage. Un élément simple non coudé est représenté sur la fig. 10. Mis à part l'élément plat 16', plus court que l'élément plat 16 de l'élément de liaison de la fig. 9, toutes les autres parties de l'élément de liaison de la fig. 10 sont identiques à celles de l'élément de liaison de la fig. 9. Chacune des plaques de jonction 17, 17' de ces éléments de liaison sont percées de quatre trous 21 destinés au passage des broches de fixation, après insertion des plaques de jonction dans les fentes de la barre. Il est bien entendu que le nombre de broches nécessaires peut être inférieur ou supérieur à 4 selon le mode de réalisation et en fonction des efforts à transmettre. The assembly constituted by a flat element and its corresponding junction plates can be produced in the form of a metallic unitary connecting element, such as those shown, for example, in FIGS. 7 to 10. These connecting elements can be single or double, depending on whether they are intended to be made integral with one or two bars. A double bent connecting element is shown in figs. 7 and 8. This element has a transverse axis of symmetry 12 and a longitudinal axis of symmetry 14. It comprises two pairs of junction plates 9, 9 ′ welded to the edges of a flat element 6, at each of its ends, on either side of its longitudinal axis 14. Each of the junction bars 9, 9 'is pierced with four holes 11 intended for fixing the element to the bar by means of pins 10, after insertion of the junction plates in the bar slots. The flat element 6 has four fold lines 15 and a hole 13 in its center, intended to receive a member for fixing the assembly, such as a bolt or a rivet. The non-bent double connecting element can be produced according to characteristics substantially identical to that of the bent element, only the length of the flat element 6 being less than that of the flat bent element. A simple bent element is shown in fig. 9. It comprises a pair of connecting bars 17, 17 ′ welded to the edges of a flat element 16, on either side of its longitudinal axis 19, the flat element 16 being bent along two fold lines 18 and pierced with a hole 20 intended to receive the fixing member of the assembly. A simple non-bent element is shown in FIG. 10. Apart from the flat element 16 ', shorter than the flat element 16 of the connecting element of FIG. 9, all the other parts of the connecting element of FIG. 10 are identical to those of the connecting element of FIG. 9. Each of the junction plates 17, 17 ′ of these connecting elements are pierced with four holes 21 intended for the passage of the fixing pins, after insertion of the junction plates in the slots of the bar. It is understood that the number of pins required may be less than or greater than 4 depending on the embodiment and depending on the forces to be transmitted.
Les éléments du nœud peuvent être réalisés avec des fers plats FE 360 et des boulons de charpente métallique ou des rivets Huck standard combinés avec des tubes carrés RHS Fe 430. Les barres peuvent être en bois de classe II. Selon un exemple de réalisation d'une telle structure, toutes les barres ont une section carrée de 8 centimètres de coté et une longueur de 138 centimètres, les barres diagonales ayant une inclinaison a (fig. 3 et 6) de 46.56°; selon cet exemple de réalisation, les éléments plats ont une épaisseur de 0.6 centimètre, la pièce d'assemblage intermédiaire 9 ayant une hauteur de 3 centimètres. The knot elements can be made with FE 360 flat irons and structural steel bolts or standard Huck rivets combined with RHS Fe 430 square tubes. The bars can be made of class II wood. According to an exemplary embodiment of such a structure, all the bars have a square section of 8 cm side and a length of 138 cm, the diagonal bars having an inclination a (fig. 3 and 6) of 46.56 °; according to this exemplary embodiment, the flat elements have a thickness of 0.6 centimeters, the intermediate assembly part 9 having a height of 3 centimeters.
La réalisation de la structure de l'invention n'est bien entendu pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus. En particulier, les éléments de liaison plats peuvent également être réalisés à partir de tubes de section quelconque, coudés ou non et aplatis à l'endroit du nœud. D'autre part, les barres de la structure peuvent également être métalliques, la liaison des éléments du nœud au barres pouvant être réalisée selon tout mode d'assemblage connu. The realization of the structure of the invention is of course not limited to the embodiment described above. In particular, the flat connecting elements can also be produced from tubes of any cross-section, bent or not and flattened at the location of the knot. On the other hand, the bars of the structure can also be metallic, the connection of the elements of the knot to the bars can be carried out according to any known method of assembly.
La réalisation et la fabrication des éléments de la structure n'exigent aucun outillage particulier et permettent une industrialisation en chaîne particulièrement économique. Les barres, coupées de longueur, sont entaillées et percées à chacune de leurs extrémités. Les fers plat, coupés de longueur, peuvent être étampés pour la constitution des trous, puis soudés aux couples de plaques de jonction. The realization and the manufacturing of the elements of the structure require no particular tools and allow a particularly economical industrialization in chain. The bars, cut to length, are notched and drilled at each of their ends. Flat irons, cut to length, can be stamped to make the holes, then welded to the pairs of junction plates.
Le montage de la structure peut être partiellement réalisé en atelier par une préfabrication d'éléments reliés les uns aux autres de façon à former des filières pour les nappes et des poutres triangu-lées pour les diagonales, ces éléments préfabriqués étant facilement transportables. La légèreté d'une nappe, même de dimensions importantes, permet ensuite un assemblage au sol extrêmement rapide par la superposition de ces éléments préfabriqués et leur solidarisation par boulons ou rivets précontraints du type Huck. The assembly of the structure can be partially carried out in the workshop by prefabrication of elements connected to each other so as to form dies for the sheets and triangular beams for the diagonals, these prefabricated elements being easily transportable. The lightness of a sheet, even of large dimensions, then allows an extremely fast assembly on the ground by the superposition of these prefabricated elements and their joining by bolts or pre-stressed rivets of the Huck type.
La structure décrite ci-dessus comporte des nappes à mailles carrées. Il est bien entendu également possible de réaliser des nappes à mailles triangulaires. D'autre part, la conception des nœuds permet la superposition de plusieurs nappes sans aucun problème. The structure described above comprises square mesh plies. It is of course also possible to produce triangular mesh plies. On the other hand, the design of the nodes allows the superposition of several layers without any problem.
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Claims (13)
Priority Applications (1)
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| CH306990A CH684014A5 (en) | 1990-09-24 | 1990-09-24 | Tridimensional spatial structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CH306990A CH684014A5 (en) | 1990-09-24 | 1990-09-24 | Tridimensional spatial structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CH684014A5 true CH684014A5 (en) | 1994-06-30 |
Family
ID=4247937
Family Applications (1)
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| CH306990A CH684014A5 (en) | 1990-09-24 | 1990-09-24 | Tridimensional spatial structure |
Country Status (1)
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|---|---|
| CH (1) | CH684014A5 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103397694A (en) * | 2013-08-09 | 2013-11-20 | 常州工学院 | Three-dimensional compression members of tension structure |
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1990
- 1990-09-24 CH CH306990A patent/CH684014A5/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103397694A (en) * | 2013-08-09 | 2013-11-20 | 常州工学院 | Three-dimensional compression members of tension structure |
| CN103397694B (en) * | 2013-08-09 | 2015-05-13 | 常州工学院 | Three-dimensional compression members of tension structure |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |