EP0278939A1 - Structure spatiale tridimensionnelle - Google Patents

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EP0278939A1
EP0278939A1 EP88870004A EP88870004A EP0278939A1 EP 0278939 A1 EP0278939 A1 EP 0278939A1 EP 88870004 A EP88870004 A EP 88870004A EP 88870004 A EP88870004 A EP 88870004A EP 0278939 A1 EP0278939 A1 EP 0278939A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
plane
profiles
node
separation
nodes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88870004A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Claude Lahaye
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Original Assignee
Individual
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    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/19Three-dimensional framework structures
    • E04B1/1903Connecting nodes specially adapted therefor
    • E04B1/1906Connecting nodes specially adapted therefor with central spherical, semispherical or polyhedral connecting element
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
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    • E04B1/19Three-dimensional framework structures
    • E04B2001/1924Struts specially adapted therefor
    • E04B2001/1927Struts specially adapted therefor of essentially circular cross section
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
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    • E04B1/19Three-dimensional framework structures
    • E04B2001/1957Details of connections between nodes and struts
    • E04B2001/1966Formlocking connections other than screw connections
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
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    • E04B1/18Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/19Three-dimensional framework structures
    • E04B2001/1957Details of connections between nodes and struts
    • E04B2001/1966Formlocking connections other than screw connections
    • E04B2001/1969Ball and socket type connection
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/19Three-dimensional framework structures
    • E04B2001/1981Three-dimensional framework structures characterised by the grid type of the outer planes of the framework
    • E04B2001/1984Three-dimensional framework structures characterised by the grid type of the outer planes of the framework rectangular, e.g. square, grid

Definitions

  • the invention relates to a three-dimensional spatial structure composed of hollow profiles and connecting nodes.
  • the invention finds its application in the production of metal frames, by assembling prefabricated structural elements, directly usable on the site and whose weight and dimensions are small compared to the weight and dimensions of the structure to be produced.
  • the subject of the invention is said prefabricated structural elements and the frames constructed by means of these.
  • the metal frames thus produced can be used in many civil engineering works.
  • the invention will be described with particular reference to its application in the construction of spatial structures of the "floor” or “roof” type, which can be used in particular as frameworks for buildings, hangars, tunnels, etc. It should however be understood that this is an example of a non-limiting application and that the structural elements forming the subject of the present invention can be used for the realization of many other spatial structures with one or more several flat, curved or spherical sheets, vertical or inclined walls, towers, etc.
  • the invention relates more particularly to structures which can be doubled with a circuit for circulating fluid or energy conductors.
  • Three-dimensional spatial structures have currently acquired the status of city in modern architecture.
  • the overly functional aspect of certain methods of assembling these structures has given way to other methods of assembling a more careful aesthetic, which can in particular be seen under different angles without affecting the appearance of the structure.
  • Patent FR 78.20171 describes an assembly device in which the axes of the assembly bars compete at the center of the assembly node.
  • certain elements are fixed to the knot by means of threads. The presence of these threads can cause certain disadvantages on site.
  • Patent application GB-A-2 065 820 describes an assembly node formed by three stacked disc-shaped plates, which plates have recesses making it possible to trap heads of assembly rods of cylindrical shape in separate planes .
  • the object of the present invention is to produce a three-dimensional spatial structure, composed of hollow profiled bars and connecting nodes, in which the internal spaces of the various hollow bars of the structure are in communication with each other by means of the nodes. assembly, thus making it possible to pass, in an invisible manner, along the internal volume of the elements of this structure, fluids, electrical conductors, cables or the like.
  • the invention also aims to achieve such a structure having good mechanical strength for low weight and volume, and also an aesthetically very neat appearance.
  • the invention also aims to achieve such a structure by means of structural elements (hollow bars and knots) which allow simple, fast and reliable assembly.
  • the invention also aims to produce such a structure in which the axes of the bars joined by the same assembly node, compete towards the center of this node.
  • the object of the invention is a spatial structure composed of hollow profiles, the ends of which are provided with male connection members in the form of bodies of revolution oriented along the axis of the profile and nodes capable of receiving these connection members. in such a way that the axes of the profiles compete towards the center of the nodes.
  • each node as a whole, has the shape of a sphere and is composed of two parts in the form of half-spheres which can be joined according to their separation plane by means of a connecting member, profiles whose axes are oriented along the separation plane between the two parts of the node, being provided with connecting members having a head supported by a part of smaller section, recesses adapted to the shape of these connecting members being formed in the two parts of the knot on the side of their faces which should come into contact; in this structure, the connecting members of the profiles whose axes are oriented along the separation plane between the two parts of the node are pierced with an axial orifice, conduits capable of bringing the orifices of the connecting members into communication being arranged at inside the knots.
  • the connecting members of the connecting profiles whose axes are oriented along the separation surface between the two hemispherical parts of the node are terminated by a frustoconical head supported on the side of its large base by a neck of lower section.
  • the structure according to the invention comprises, in addition to profiles extending along the separation plane of the assembly nodes, profiles forming an angle with said separation plane.
  • the connecting members of the profiles whose axes form an angle with the plane of separation between the two hemispherical parts of the node are pierced with an axial orifice, the nodes being hollowed out of conduits capable of placing in communication the orifices of the connection members of the profiles making an angle with the separation plane and the orifices of the connection members of the profiles extending along the separation plane.
  • the profiles whose axes form an angle with the plane of separation between the two hemispherical parts of the node are provided with threaded connection members, the connections carried at each end of the same profile having a pitch reverse, the nodes comprising tapped openings of corresponding pitch.
  • the profiles whose axes do not follow the plane of separation between the two hemispherical parts of the node are extended along their axis by connecting members terminated by a frustoconical head supported on the side of the large base by a neck of smaller section, at least one of the two hemispherical parts of the knot being subdivided into two spherical sectors of axis perpendicular to the plane of separation between the two hemispherical parts, the internal point of the sector being cut along a plane parallel to the plane of separation between the hemispherical parts, recesses adapted to the shape of the connecting members being provided in the two spherical sectors on the side of their conical surface which should come into contact.
  • One embodiment of the structure comprises nodes comprising connecting means making it possible to independently join together during assembly one and the other of the external sectors or with the corresponding hemispherical part forming the other part of the node.
  • One possible embodiment of the structure comprises nodes, one of the hemispherical parts of which has a cylindrical central core which extends beyond the median plane of separation between the two hemispheres, the said core being inserted in a shaped housing corresponding in the other hemispherical part of the node.
  • the structure includes nodes, the connecting members of which are bolts passing through said nodes perpendicular to their plane of separation.
  • Another form of the structure comprises knots pierced perpendicular to the plane of separation between their two hemispherical parts, by tapped holes in which are tightening screws.
  • the structure can also be formed of nodes whose hemispherical parts are hollowed out and are fixed by screws on either side of a core comprising tapped holes perpendicular to the plane of separation between the hemispherical parts.
  • sealing means are arranged between the constituent parts of the nodes and between the connecting members of the profiles and the corresponding parts of the nodes.
  • the structure may include connecting elements capable of allowing the passage of a fluid intended to circulate in the structure.
  • conduits formed inside the nodes are adapted to the passage of electrical conductors.
  • the structure comprises hollow connection profiles maintained under compressive stress by an auxiliary connection passing through the orifice of the connection members; this auxiliary connection passing through the connection profiles can be constituted by a prestressing cable held by keys.
  • Fig. 1 is a detailed view in section on a plane parallel to the axis of the end of a profiled bar carrying a tapered hammer head connector.
  • the connector 1 comprises a seat 2 by which it is fixed to the profiled bar 3, then a conical part 4 tapering from the seat 2 to a cylindrical neck 5 of reduced section.
  • the connector 1 widens at its end to form a frustoconical head 6 adjoining the neck by its wide base.
  • the edge around the broad base of the frustoconical head is cut by a chamfer 7.
  • the connector is pierced axially by a conduit 8 opening on the one hand into the internal volume of the profile 3, and, on the other hand, on the end face of the connector 1.
  • Fig. 2 is a detailed view of an embodiment of a structural connector 1 according to the invention.
  • the conical part 4 is here extended by a threaded section 9 of pitch corresponding to that formed in the assembly nodes.
  • Fig. 3 is a top view of the junction face of a hemispherical part 10 of a node 11 of the structure.
  • Each of these recesses is the hollow replica of the end of a connecting member 1 (cut longitudinally by a plane passing through its axis) as shown in FIG. 1.
  • each hemispherical part The arrangement of the four recesses 12 formed in each hemispherical part is such that the ends of four connecting members 1 can be fitted therein, up to their axis. It will also be noted that the four recesses 12 are arranged at equal distance from the axis of the hemispherical part 10 and that the axes of two neighboring recesses form an angle of 90 ° between them.
  • Each recess corresponds to the section through a longitudinal plane passing through the axis of a connection head and therefore consists of a constricted part 13 corresponding to the cylindrical neck 5 of the connection members and an enlarged part 14 corresponding to the frustoconical part of the head.
  • the truncated cone shape of the recesses 14 allows great compactness of the nodes 11 while retaining overall good mechanical properties.
  • the structure can include connector heads having a shape of body of revolution other than that of a frustum of a cone such as a cylindrical shape, for example.
  • the four recesses 12 are extended along their axis by a conduit 15 opening onto a cavity 16 formed in the body of the node 11.
  • a core metallic 17 crossed, perpendicular to the plane of separation of the hemispherical parts, by a tapped hole 18.
  • a screw whose head rests on the outer cap of each hemispherical part 10 makes it possible to secure the core 17 and each hemispherical part 10.
  • Grooves 19 formed longitudinally and transversely on the outer faces of the core 17 improve the reciprocal communication of the conduits 15 opening into the cavities 12 corresponding to the different profiles 3 and help to distribute the flow of fluid circulating within said profiles 3.
  • the turbulences appearing during the passage of the fluids in the spheres contribute to avoiding the appearance of preferential circulation circuits and regulate the relative flow rates coming from the different profiles 3.
  • a seal 20 is disposed along the contact surface between the two hemispherical parts 10.
  • the arrangement of this seal 20 is such that it also assumes the hermeticity of the connection between the assembly node 11 and the fittings 1 of profiles attached to it.
  • Such a structure irrigated by a fluid such as water offers a considerably increased fire resistance compared to a conventional structure, irrigation can be permanent or be triggered in the event of a fire alert.
  • the dimensioning of the conduits and the location of the supplies and overflows are easily determined by calculation according to the characteristics of the structure and the desired effect.
  • sprinklers of appropriate shape can also be mounted on the spatial structure, for example on the assembly nodes 11. These sprinklers, directly connected to the fluid circulation circuit (water), used to spray water into the surrounding atmosphere in the event of a fire alert.
  • the structure itself can also serve as a heat exchanger element and, consequently, be used, either to heat or to cool the atmosphere, of a room, a hall or the like.
  • the structure can in fact be traversed by hot water, for example, in ornamental greenhouses.
  • the structure can also be used to transport a fluid such as Freon, the room where the structure is mounted can thus be cooled.
  • the use of the structure as described above is also advantageous for discreetly conveying energy or electrical signals to different points of large halls, performance halls, shooting rooms, etc., which it would support. also the roof.
  • Fig. 4 is a side sectional view along line IV-IV of an assembly node where the slope profiles are fixed by threaded connections.
  • the node has a recess 12 separated into two symmetrical parts by the plane of separation of the two hemispherical parts 10. This recess 12 is intended to immobilize profiles 3 extending in the plane of separation of the node.
  • the slope profile 21 is terminated by a threaded connection 9 which is screwed into a threaded hole 22 formed in one of the hemispherical parts 10 of the node.
  • a conduit 15 communicates the end of the conduit 8 formed in the connector 1 and an annular recess 23 occupying the central part of the node.
  • a bolt 24 keeps the two hemispherical parts together.
  • Fig. 5 is an exploded perspective view of a structural node 11 according to the invention making it possible to fix together twelve profiled bars 21, 25 with head-hammer connection 6.
  • the assembly node 11 is divided according to a separation plane passing through its center, into two hemispherical parts 10.
  • the so-called mesh profiles 25 compete towards the center of the assembly node 11 in the node separation plane.
  • the so-called slope profiles 21 compete towards the center of the node 11 by following the wall of a cone with an axis perpendicular to the plane of separation of the node and the apex of which coincides with the center of said node 11.
  • fittings 1 are immobilized in recesses 12 formed in the hemispherical parts 10 on the side of the separation plane.
  • Each hemispherical part 10 is subdivided into two hemispherical sectors 26 and 27.
  • the separation surface between these two sectors 26 and 27 partially extends along the lateral surface of the cone determined by the axes of the slope profiles 21.
  • each slope profile 21 on the plane of the mesh profiles 25 corresponds to the perpendicular bisector of the angle formed by the profiles 25 extending in said plane.
  • the metal core 17 occupies the center of node 11.
  • An assembly member constituted by a bolt 24 provided with its nut passes through the node 11 right through, perpendicular to the separation plane.
  • each hemispherical part 10 into sectors 26, 27 allows rapid assembly and precise without relative movement (screwing) of the sections 21, 25 relative to the nodes 11, hence an obvious advantage for laying conductors.
  • Another advantage of this embodiment lies in the possibility of immobilizing, during assembly, certain bars distinctly, which notably facilitates handling.
  • Fig. 6 is a sectional view along the intersecting planes perpendicular to the hemisphere separation plane and comprising the axes respectively of a mesh profile 25 and of a slope profile 21 of an assembly node making it possible to selectively immobilize certain profiles.
  • the seals 20 arranged on the separation surface of each hemisphere are joined at the time of assembly so as to make the node hermetic after tightening of the tightening members 24.
  • a seal 20 is arranged along the junction surface of the joined segments 26, 27 and along the contact surface between these segments and the connections of the profiles.
  • a conduit 15 is formed between the part of the node coming opposite the end faces of the slope profiles and the internal cavity 23 of the node, so as to communicate between them the internal volumes of the different profiles.
  • Fig. 7 is a sectional view along two intersecting planes perpendicular to the node separation plane and comprising the respective axes of a mesh profile and a slope profile of a nesting node.
  • One of the hemispherical parts 10 is extended on the side of its face coming into contact with the other part, by a cylindrical core 31.
  • a cavity 32 of corresponding dimensions and shape is formed in the other hemispherical part 10 forming the node 11, in such a way that the two parts can fit together 31, 32.
  • An annular cavity 33 follows the base of the cylindrical core 31 and places the internal volumes of the profiles connected to the assembly node in communication.
  • Fig. 8 is a sectional view of a connection element making it possible to introduce or remove a fluid or a conductor from a node of the structure.
  • connection element is provided with a head 34 in inverted truncated cone and with a neck 5 of smaller section making it possible to maintain said element while constituting a hermetic junction in one of the recesses 12 of a knot assembly 11.
  • connection element is extended, on the side opposite to the head 34 by another connection means, in this case a thread 35 making it possible to connect the structure to a fluid distribution circuit or to fix thereon use such as sprinklers.
  • Figs. 9 and 10 are two views of a spatial structure intended more particularly for the passage of fluids.
  • the arrows indicate the direction of passage in each section 3 in stationary irrigation regime.
  • the structure which rests on four support points, comprises two plies 36, 37 where the profiles 25 extend according to square meshes in substantially horizontal parallel planes.
  • the slope profiles 21 extend from the angles of the mesh figures along the edges of regular pyramids.
  • the fluid passing through the structure is injected at the feed points 38 chosen by calculation to ensure regular irrigation of all the parts of the structure.
  • the fluid leaves the structure at the exit points 39.
  • the mesh planes can be slightly inclined with respect to each other, which makes it possible to assemble curved or even curved structures.
  • Fig. 11 is a sectional view of the end of a profile through which a prestressing cable passes.
  • the cable 40 made of high elastic limit steel is immobilized after tensioning between the two end fittings 1 by keys 41, the traction exerted on the profile 3 is lightened accordingly.
  • This type of execution makes it possible in particular to use for certain parts of the structure materials endowed with particular mechanical, technical or decorative characteristics such as glass or plastics.
  • knots and fittings can be made of different materials, such as steel, aluminum, plastics, etc.
  • nodes of the structure have been described more particularly as spherical, but it is obvious that they can, without departing from the scope of the invention, be produced in a polyhedral form.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne une structure spatiale tridimensionnelle composée de profilés creux (3) dont les extrémités sont pourvues d'organes de raccord (1) et de noeuds (11) aptes à recevoir ces organes (1), chaque noeud (11) ayant, dans son ensemble, la forme d'une sphère. Les volumes internes des éléments de la structure communiquent entre eux par le biais d'orifices axiaux (8) percés dans les organes de raccord (1) et d'évidements (12) ménagés dans les noeuds (11), permettant le passage interne de fluides ou de conducteurs. L'invention s'applique plus particulièrement à la réalisation de structures architecturales à fonction technique et décorative.

Description

  • L'invention concerne une structure spatiale tridimensionnelle composée de profilés creux et de noeuds de liaison.
  • L'invention trouve son application dans la réalisation d'ossatures métalliques, par assemblage d'éléments de structure préfabriqués, directement utilisables sur le chantier et dont le poids et les dimensions sont faibles par rapport au poids et aux dimensions de la structure à réaliser.
  • L'invention a pour objet les dits éléments de structure préfabriqués et les ossatures construites au moyen de ceux-ci.
  • Les ossatures métalliques ainsi réalisées peuvent être utilisées dans de nombreux ouvrages de génie civil. Dans ce qui suit, l'invention sera décrite en se référant plus particulièrement à son application dans la construction de structures spatiales du type "plancher" ou "toiture", qui peuvent être utilisées notamment comme charpentes de bâtiments, de hangars, de tunnels, etc. Il doit cependant être entendu qu'il s'agit là d'un exemple d'application non limitatif et que les éléments de structure faisant l'objet de la présente invention, peuvent être utilisés pour la réalisation de nombreuses autres structures spatiales à une ou plusieurs nappes planes, courbes ou sphériques, des parois verticales ou inclinées, des tours, etc.
  • L'invention concerne plus particulièrement des structures pouvant être doublées d'un circuit de circulation de fluide ou de conducteurs d'énergie.
  • Les structures spatiales tridimensionnelles ont actuellement acquis droit de cité dans l'archi­tecture moderne. L'aspect par trop fonctionnel de certains modes d'assemblage de ces structures a cédé le pas à d'autres modes d'assemblage d'une esthétique plus soignée, pouvant notamment être vus sous différents angles sans que l'aspect de la structure en soit déparé.
  • Les structures spatiales présentent, par rapport à d'autres modes de construction plus clas­siques, les inconvénients dus à leur ligne fonc­tionnelle même. En l'occurrence, il est nécessaire d'avoir recours à divers artifices pour y faire che­miner de façon discrète des canalisations électriques ou des canalisations conduisant différents fluides le long de la structure.
  • Aucune structure spatiale connue ne permet de résoudre ce problème de façon satisfaisante.
  • Par ailleurs, les systèmes d'assemblage eux-­mêmes doivent permettre un montage rapide et précis et, en raison des conditions qui prévalent souvent sur les chantiers, être malgré tout très robustes.
  • Le brevet FR 78.20171 décrit un dispositif d'assemblage dans lequel les axes des barres d'assem­blage concourent au centre du noeud d'assemblage. Dans ce brevet, certains éléments sont fixés sur le noeud par le moyen de filetages. La présence de ces filetages peut amener, sur chantier, certains inconvénients.
  • Pour que les assemblages soient effectués correctement, il faut en effet que les extrémités filetées des tubes soient vissées à fond dans les trous taraudés des noeuds. Lorsque ce genre de travail est effectué sur chantier, pour réaliser des structures spatiales qui comportent quelquefois des milliers de tubes, il est bien difficile d'effectuer et de con­trôler le vissage correct de toutes les extrémités de tubes. Cela constitue évidemment un inconvénient, car de ce fait, les tensions locales sont malaisées à éviter. Il faut également noter que, pour pouvoir être vissées en place, les extrémités filetées des tubes doivent pouvoir tourner l'une par rapport à l'autre. De ce fait, la fabrication de ces tubes est assez com­pliquée et coûteuse.
  • Ils gardent toutefois, du point de vue de la fabrication, l'avantage de permettre une variation aisée de l'angle d'insertion des profilés par rapport au plan de maille.
  • La demande de brevet GB-A-2 065 820 décrit un noeud d'assemblage formé de trois plaques en forme de disque empilées, lesquelles plaques comportent des évidements permettant d'emprisonner des têtes de barres d'assemblage de forme cylindrique dans des plans distincts.
  • Aucune disposition n'est prévue dans la demande de brevet GB-A-2 065 820 pour faire communiquer entre eux les volumes internes des barres assemblées, via le noeud d'assemblage, permettant l'immobilisation sélective de certains éléments de liaison.
  • La présente invention a pour but de réaliser une structure spatiale tridimensionnelle, composée de barres profilées creuses et de noeuds de liaison, dans laquelle les espaces internes des diverses barres creuses de la structure sont en communication les uns avec les autres par l'intermédiaire des noeuds d'assem­blage, permettant ainsi de faire passer de façon non apparente, au long du volume interne des éléments de cette structure, des fluides, conducteurs électriques, câbles ou éléments analogues.
  • L'invention a également pour but de réaliser une telle structure présentant une bonne résistance mécanique pour de faibles poids et volume, et également un aspect esthétiquement très soigné.
  • L'invention a également pour but de réaliser une telle structure au moyen d'éléments de structure (barres creuses et noeuds) qui permettent un assemblage simple, rapide et fiable.
  • L'invention a également pour but de réaliser une telle structure dans laquelle les axes des barres réunies par un même noeud d'assemblage, concourent vers le centre de ce noeud.
  • L'objet de l'invention est une structure spatiale composée de profilés creux dont les extrémités sont pourvues d'organes de raccord mâles en forme de corps de révolution orientés suivant l'axe du profilé et de noeuds aptes à recevoir ces organes de raccord de manière telle que les axes des profilés concourent vers le centre des noeuds. Dans cette structure chaque noeud, dans son ensemble, a la forme d'une sphère et est composé de deux parties en forme de demi-sphères pouvant être réunies selon leur plan de séparation au moyen d'un organe de liaison, des profilés dont les axes sont orientés suivant le plan de séparation entre les deux parties du noeud, étant pourvus d'organes de raccord comportant une tête supportée par une partie de plus faible section, des évidements adaptés à la forme de ces organes de raccord étant ménagés dans les deux parties du noeud du côté de leurs faces devant venir en contact; dans cette structure, les organes de raccord des profilés dont les axes sont orientés suivant le plan de séparation entre les deux parties du noeud sont percés d'un orifice axial, des conduits aptes à mettre en communication les orifices des organes de raccord étant ménagés à l'intérieur des noeuds.
  • Suivant une forme de réalisation avantageuse, les organes de raccord des profilés de liaison dont les axes sont orientés suivant la surface de séparation entre les deux parties hémisphériques du noeud sont terminés par une tête de forme tronconique supportée du côté de sa grande base par un col de plus faible section.
  • D'une façon générale, la structure selon l'invention comporte, outre des profilés s'étendant suivant le plan de séparation des noeuds d'assemblage, des profilés formant un angle avec le dit plan de séparation.
  • Suivant une forme de réalisation préférée, les organes de raccord des profilés dont les axes forment un angle avec le plan de séparation entre les deux parties hémisphériques du noeud sont percés d'un orifice axial, les noeuds étant creusés de conduits aptes à mettre en communication les orifices des organes de raccord des profilés faisant un angle avec le plan de séparation et les orifices des organes de raccord des profilés s'étendant suivant le plan de séparation.
  • Suivant une forme de réalisation avantageuse, les profilés dont les axes forment un angle avec le plan de séparation entre les deux parties hémisphé­riques du noeud sont pourvus d'organes de raccord filetés, les raccords portés à chaque extrémité d'un même profilé ayant un pas inverse, les noeuds com­portant des ouvertures taraudées de pas correspondant.
  • Suivant une autre forme de réalisation avan­tageuse de la structure, les profilés dont les axes ne suivent pas le plan de séparation entre les deux parties hémisphériques du noeud sont prolongés suivant leur axe par des organes de raccord terminés par une tête de forme tronconique supportée du côté de la grande base par un col de plus faible section, au moins une des deux parties hémisphériques du noeud étant subdivisée en deux secteurs sphériques d'axe perpendi­culaire au plan de séparation entre les deux parties hémisphériques, la pointe interne du secteur étant coupée suivant un plan parallèle au plan de séparation entre les parties hémisphériques, des évidements adaptés à la forme des organes de raccord étant ménagés dans les deux secteurs sphériques du côté de leur surface conique devant venir en contact.
  • Une forme d'exécution de la structure comprend des noeuds comportant des moyens de liaison permettant de solidariser indépendamment durant le montage l'un et l'autre des secteurs extérieurs ou avec la partie hémisphérique correspondante formant l'autre partie du noeud.
  • Une forme de réalisation possible de la structure comprend des noeuds dont l'une des parties hémisphériques comporte un noyau central cylindrique qui se prolonge au-delà du plan de séparation médian entre les deux hémisphères, le dit noyau s'insérant dans un logement de forme correspondante ménagé dans l'autre partie hémisphérique du noeud.
  • En variante, la structure comporte des noeuds dont les organes de liaison sont des boulons traversant les dits noeuds perpendiculairement à leur plan de séparation.
  • Une autre forme de la structure comporte des noeuds percés perpendiculairement au plan de séparation entre leurs deux parties hémisphériques, par des trous taraudés dans lesquels sont insérées des vis de serrage.
  • La structure peut aussi être formée de noeuds dont les parties hémisphériques sont évidées et se fixent par des vis de part et d'autre d'un noyau comportant des trous taraudés perpendiculairement au plan de séparation entre les parties hémisphériques.
  • En fonction des usages auxquels la structure est dévolue, des moyens d'étanchéisation sont disposés entre les parties constitutives des noeuds et entre les organes de raccord des profilés et les parties corres­pondantes des noeuds.
  • De même, la structure peut comporter des éléments de raccordement aptes à permettre le passage d'un fluide destiné à circuler dans la structure.
  • Dans une forme de réalisation, les conduits ménagés à l'intérieur des noeuds sont adaptés au passage de conducteurs électriques.
  • Selon une forme de réalisation particulière, la structure comporte des profilés creux de liaison maintenus sous contrainte de compression par une liaison auxiliaire traversant l'orifice des organes de raccord; cette liaison auxiliaire passant dans les profilés de liaison peut être constituée par un câble de précontrainte maintenu par des clavettes.
  • L'invention est exposée ci-après plus en détail par la description de formes d'exécution parti­culières, référence étant faite aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la Fig. 1 est une vue en coupe d'un organe de raccord avec conduit de passage, monté à l'extrémité d'un profilé de structure;
    • la Fig. 2 est une vue en coupe d'un autre raccord avec conduit, terminé par une tête filetée;
    • la Fig. 3 est une vue en plan d'une partie hémisphérique d'un noeud d'assemblage, vue du côté de sa surface de jonction;
    • la Fig. 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la Fig. 3 des deux parties hémisphériques constituant un noeud d'assemblage où les profilés de versant sont fixés par raccords filetés;
    • la Fig. 5 est une vue éclatée en perspective d'un noeud d'assemblage permettant de fixer douze profilés à tête-marteau;
    • la Fig. 6 est une vue en coupe du noeud de la Fig. 5 selon deux plans sécants perpendiculaires au plan de séparation avec maintien indépendant des profilés;
    • la Fig 7 est une vue en coupe selon les mêmes plans sécants d'un noeud à emboîtement.
  • La Fig. 1 est une vue détaillée en coupe suivant un plan parallèle à l'axe de l'extrémité d'une barre profilée portant un raccord à tête-marteau tronconique. Le raccord 1 comporte un siège 2 par lequel il est fixé à la barre profilée 3, puis une partie conique 4 s'effilant depuis le siège 2 jusqu'à un col cylindrique 5 de section réduite. Le raccord 1 s'élargit à son extrémité pour former une tête tron­conique 6 attenant au col par sa large base.
  • L'arête faisant le tour de la large base de la tête tronconique est coupée par un chanfrein 7.
  • Le raccord est percé axialement par un conduit 8 débouchant d'une part dans le volume interne du profilé 3, et, d'autre part, sur la face de bout du raccord 1.
  • La Fig. 2 est une vue détaillée d'une forme d'exécution d'un raccord 1 de structure selon l'invention. La partie conique 4 est ici prolongée par un tronçon fileté 9 de pas correspondant à celui ménagé dans les noeuds d'assemblage.
  • Un avantage supplémentaire résultant du percement axial des raccords 1 est que, lors de la fabrication, les profilés 3 munis de leurs raccords 1 peuvent être plongés tels quels dans des bains de galvanisation par trempage à chaud; cette opération s'effectue donc sur les deux faces du tube sans qu'il soit nécessaire de les déparer en y forant des trous, difficiles à dissimuler ultérieurement.
  • La Fig. 3 est une vue du dessus de la face de jonction d'une partie hémisphérique 10 d'un noeud 11 de la structure.
  • Quatre évidements 12 sont ménagés dans chacune des deux parties hémisphériques du noeud, du côté de leur face devant venir en contact.
  • Chacun de ces évidements est la réplique en creux de l'extrémité d'un organe de raccord 1 (coupé longitudinalement par un plan passant par son axe) tel que montré à la figure 1.
  • La disposition des quatre évidements 12 ménagés dans chaque partie hémisphérique est telle, que les extrémités de quatre organes de raccord 1 peuvent y être emboîtées, jusqu'au niveau de leur axe. On notera de plus, que les quatre évidements 12 sont disposés à égale distance de l'axe de la partie hémisphérique 10 et que les axes de deux évidements voisins forment entre eux un angle de 90°.
  • Chaque évidement correspond à la section par un plan longitudinal passant par l'axe d'une tête de raccord et se compose donc d'une partie resserrée 13 correspondant au col cylindrique 5 des organes de raccord et d'une partie élargie 14 correspondant à la partie tronconique de la tête.
  • La forme en tronc de cône des évidements 14 permet une grande compacité des noeuds 11 tout en conservant à l'ensemble de bonnes propriétés méca­niques.
  • Il est évident que la structure peut comporter des têtes de raccord ayant une forme de corps de révolution autre que celle d'un tronc de cône telle qu'une forme cylindrique, par exemple.
  • Il est évident aussi, quoique les dessins fassent référence à une structure à mailles carrées, que le même principe s'applique à des structures formant des mailles triangulaires ou hexagonales.
  • Les quatre évidements 12 sont prolongés suivant leur axe par un conduit 15 débouchant sur une cavité 16 ménagée dans le corps du noeud 11.
  • Dans cette cavité 16 est disposé un noyau métallique 17 traversé, perpendiculairement au plan de séparation des parties hémisphériques, par un trou taraudé 18. Une vis dont la tête prend appui sur la calotte extérieure de chaque partie hémisphérique 10 permet de solidariser le noyau 17 et chaque partie hémisphérique 10. Des rainures 19 ménagées longitudi­nalement et transversalement sur les faces extérieures du noyau 17 améliorent la mise en communication réci­proque des conduits 15 débouchant dans les cavités 12 correspondant aux différents profilés 3 et aident à répartir le flux de fluide circulant au sein des dits profilés 3.
  • Les turbulences apparaissant lors du passage des fluides dans les sphères contribuent à éviter l'apparition de circuits de circulation préférentiels et régularisent les débits relatifs provenant des différents profilés 3.
  • Un joint d'étanchéité 20, est disposé le long de la surface de contact entre les deux parties hémis­phériques 10. La disposition de ce joint 20 est telle qu'il assume également l'herméticité du raccordement entre le noeud d'assemblage 11 et les raccords 1 de profilés qui y sont fixés.
  • Une telle structure irriguée par un fluide tel que de l'eau offre une résistance au feu considéra­blement accrue par rapport à une structure classique, l'irrigation peut être permanente ou être enclenchée en cas d'alerte au feu. Le dimensionnement des conduits et la localisation des alimentations et trop-pleins sont aisément déterminés par calcul en fonction des caracté­ristiques de la structure et de l'effet recherché.
  • Des gicleurs de forme appropriée ("sprinklers") peuvent également être montés sur la structure spatiale, par exemple sur les noeuds d'assem­blage 11. Ces gicleurs, directement raccordés au circuit de circulation de fluide (eau), permettent de pulvériser de l'eau dans l'atmosphère environnante en cas d'alerte incendie.
  • La structure elle-même peut aussi servir d'élément échangeur de chaleur et, en conséquence, être utilisée, soit à réchauffer, soit à refroidir l'atmosphère, d'un local, d'un hall ou analogue.
  • La structure peut en effet être parcourue par de l'eau chaude, par exemple, dans des serres orne­mentales. La structure peut également servir à l'ache­minement d'un fluide tel que le Fréon, le local où la structure est montée pouvant ainsi être refroidi.
  • L'usage de la structure telle que décrite ci-­dessus est également avantageux pour acheminer de façon discrète de l'énergie ou des signaux électriques en différents points de grands halls, salles de spec­tacles, de prises de vues, etc., dont elle supporterait par ailleurs la toiture. On pense notamment à des points d'éclairage, des senseurs pour systèmes de détection, des systèmes de transmission de données.
  • La Fig. 4 est une vue en coupe latérale suivant la ligne IV-IV d'un noeud d'assemblage où les profilés de versant sont fixés par des raccords filetés.
  • Le noeud présente un évidement 12 séparé en deux parties symétriques par le plan de séparation des deux parties hémisphériques 10. Cet évidement 12 est destiné à immobiliser des profilés 3 s'étendant dans le plan de séparation du noeud.
  • Le profilé de versant 21 est terminé par un raccord fileté 9 qui se visse dans un trou taraudé 22 ménagé dans une des parties hémisphériques 10 du noeud. Un conduit 15 fait communiquer l'extrémité du conduit 8 ménagé dans le raccord 1 et un évidement annulaire 23 occupant la partie centrale du noeud. Un boulon 24 maintient assemblées les deux parties hémisphériques.
  • La Fig. 5 est une vue éclatée en perspective d'un noeud de structure 11 selon l'invention permettant de fixer ensemble douze barres profilées 21, 25 à raccord à tête-marteau 6.
  • Le noeud d'assemblage 11 est divisé selon un plan de séparation passant par son centre, en deux parties hémisphériques 10.
  • Les profilés dits de mailles 25 concourent vers le centre du noeud d'assemblage 11 dans le plan de séparation du noeud. Les profilés dits de versant 21 concourent vers le centre du noeud 11 en suivant la paroi d'un cône d'axe perpendiculaire au plan de séparation du noeud et dont le sommet coïncide avec le centre du dit noeud 11.
  • Les extrémités des profilés de maille 25 sont munies de raccords 1. Ces raccords 1 sont immobilisés dans des évidements 12 ménagés dans les parties hémis­phériques 10 du côté du plan de séparation.
  • Chaque partie hémisphérique 10 est subdivisée en deux secteurs hémisphériques 26 et 27.
  • La surface de séparation entre ces deux secteurs 26 et 27 s'étend partiellement suivant la surface latérale du cône déterminé par les axes des profilés de versant 21.
  • La projection orthogonale de chaque profilé de versant 21 sur le plan des profilés de maille 25 correspond à la médiatrice de l'angle formé par les profilés 25 s'étendant dans le dit plan. Le noyau métallique 17 occupe le centre du noeud 11.
  • Un organe d'assemblage constitué par un boulon 24 muni de son écrou traverse le noeud 11 de part en part, perpendiculairement au plan de séparation.
  • Le découpage de chaque partie hémisphérique 10 en secteurs 26, 27 permet un assemblage rapide et précis sans mouvement relatif (vissage) des profilés 21, 25 par rapport aux noeuds 11 d'où un avantage évident pour la pose de conducteurs.
  • Un autre avantage de cette forme d'exécution tient à la possibilité d'immobiliser, lors du montage, certaines barres distinctement, ce qui facilite nota­blement les manipulations.
  • La Fig. 6 est une vue en coupe selon les plans sécants perpendiculaires au plan de séparation des hémisphères et comprenant les axes respectivement d'un profilé de maille 25 et d'un profilé de versant 21 d'un noeud d'assemblage permettant d'immobiliser sélecti­vement certains profilés.
  • Les joints 20 disposés sur la surface de séparation de chaque hémisphère sont accolés au moment de l'assemblage de façon à rendre le noeud hermétique après serrage des organes de serrage 24.
  • Un joint d'étanchéité 20 est disposé le long de la surface de jonction des segments accolés 26, 27 et le long de la surface de contact entre ces segments et les raccords des profilés.
  • Comme précédemment décrit, un conduit 15 est ménagé entre la partie du noeud venant en regard des faces de bout des profilés de versant et la cavité interne 23 du noeud, de façon à faire communiquer entre eux les volumes internes des différents profilés.
  • Une vis à tête Allen 24 dont la tête affleure la surface extérieure du noeud 11 traverse l'hémisphère 10. Pour immobiliser sélectivement les profilés de maille 25 au cours du montage, on engage et on serre l'extrémité filetée 28 du boulon 24 sur la partie filetée correspondante 29 du secteur hémisphérique 27. Pour immobiliser ultérieurement les profilés de versant 21, on met en place le second secteur hémisphérique 26 et on engage l'extrémité filetée 28 du boulon 24 dans la partie filetée 30 du second secteur 26. Concurrem­ment au serrage de la partie 26, l'extrémité filetée 28 du boulon 24 se dégage du filet 29, d'où un serrage homogène des trois pièces les unes sur les autres.
  • La Fig. 7 est une vue en coupe selon deux plans sécants perpendiculaires au plan de séparation du noeud et comprenant les axes respectifs d'un profilé de maille et d'un profilé de versant d'un noeud à emboîtement.
  • Une des parties hémisphériques 10 se prolonge du côté de sa face venant en contact avec l'autre partie, par un noyau cylindrique 31. Une cavité 32 de dimensions et de forme correspondantes est ménagée dans l'autre partie hémisphérique 10 formant le noeud 11, de façon telle que les deux parties puissent s'emboîter 31, 32. Une cavité annulaire 33 suit la base du noyau cylindrique 31 et met en communication les volumes internes des profilés raccordés au noeud d'assemblage.
  • La Fig. 8 est une vue en coupe d'un élément de raccordement permettant d'introduire ou de faire sortir un fluide ou un conducteur d'un noeud de la structure.
  • L'élément de raccordement est muni d'une tête 34 en tronc de cône inversé et d'un col 5 de plus faible section permettant de maintenir le dit élément tout en constituant une jonction hermétique dans un des évidements 12 d'un noeud d'assemblage 11.
  • L'élément de raccordement est prolongé, du côté opposé à la tête 34 par un autre moyen de raccordement, en l'occurrence un filetage 35 permettant de relier la structure à un circuit de distribution de fluide ou d'y fixer des organes d'utilisation tels que des pulvérisa­teurs (sprinklers).
  • Les Fig. 9 et 10 sont deux vues d'une struc­ture spatiale destinée plus particulièrement au passage de fluides. Les flèches indiquent le sens de passage dans chaque profilé 3 en régime d'irrigation sta­tionnaire.
  • La structure, qui repose sur quatre points d'appui, comprend deux nappes 36, 37 où les profilés 25 s'étendent selon des mailles carrées dans des plans parallèles sensiblement horizontaux. Les profilés de versant 21 s'étendent à partir des angles des figures de maille selon les arêtes de pyramides régulières.
  • Le fluide parcourant la structure est injecté aux points d'alimentation 38 choisis par calcul pour assurer une irrigation régulière de toutes les parties de la structure. Le fluide quitte la structure aux points de sortie 39.
  • Comme il apparaît à la Fig. 10, les plans de mailles peuvent être légèrement inclinés les uns par rapport aux autres, ce qui permet d'assembler des structures cintrées ou même courbes.
  • La Fig. 11 est une vue en coupe de l'extrémité d'un profilé dans lequel passe un câble de précon­trainte.
  • Le câble 40 en acier à haute limite élastique, est immobilisé après mise sous tension entre les deux raccords d'extrémité 1 par des clavettes 41, la trac­tion exercée sur le profilé 3 est allégée d'autant.
  • Ce type d'exécution permet notamment d'uti­liser pour certaines parties de la structure des matériaux dotés de caractéristiques mécaniques, techni­ques ou décoratives particulières tels le verre ou les matières plastiques.
  • Enfin, l'acheminement d'énergie électrique par l'intérieur des profilés peut être parachevé en inté­grant certains accessoires directement à l'intérieur des dits profilés (notamment des dispositifs d'éclairage).
  • En fonction des sollicitations qui s'y exercent, les noeuds et raccords peuvent être réalisés en différents matériaux, tels que l'acier, l'alumi­nium, les matières plastiques, etc.
  • Par ailleurs, les noeuds de la structure ont été décrits plus particulièrement comme sphériques, mais il est évident qu'ils peuvent sans sortir du cadre de l'invention, être réalisés suivant une forme poly­édrique.

Claims (16)

1.- Structure spatiale composée de profilés creux (3, 21, 25) dont les extrémités sont pourvues d'organes de raccord mâles (1) en forme de corps de révolution orientés suivant l'axe du profilé (3, 21, 25) et de noeuds (11) aptes à recevoir ces organes de raccord (1), de manière telle que les axes des profilés (3, 21, 25) concourent vers le centre des noeuds (11) dans laquelle chaque noeud (11), dans son ensemble, a la forme d'une sphère et est composé de deux parties hémisphériques (10) pouvant être réunies selon leur plan de séparation au moyen d'un organe de liaison (24), des profilés (25) dont les axes sont orientés suivant le plan de séparation entre les deux parties hémisphériques (10) de noeud (11), étant pourvus d'organes de raccord (1) comportant une tête (6) supportée par une partie (5) de plus faible section, des évidements (12) adaptés à la forme de ces organes de raccord (1) étant ménagés dans les deux parties hémisphériques (10) du noeud (11) du côté de leurs faces devant venir en contact,
      caractérisée en ce que les organes de raccord (1) des profilés (25) dont les axes sont orientés suivant le plan de séparation entre les deux parties hémisphériques (10) du noeud (11) sont percés d'un orifice axial (8), des conduits (15) aptes à mettre en communication ces orifices (8) étant ménagés à l'inté­rieur des noeuds (11)
2.- Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les organes de raccord (1) des profilés de liaison (25) dont les axes sont orientés suivant la plan de séparation entre les deux parties hémisphériques (10) du noeud (11), sont terminés par une tête de forme tronconique (6) supportée du côté de sa grande base par un col (5) de plus faible section.
3.- Structure suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que des profilés (21) dont les axes forment un angle avec le plan de séparation entre les deux parties hémisphé­riques (10) du noeud (11) sont pourvus d'organes de raccord (1) filetés, les raccords (1) portés à chaque extrémité d'un même profilé (3) ayant un pas inverse, les noeuds (11) comportant des ouvertures taraudées (22) de pas correspondant.
4.- Structure suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les organes de raccord (1) des profilés (21) dont les axes forment un angle avec le plan de séparation entre les deux parties hémisphé­riques du noeud (11) sont percés d'un orifice axial (8), les noeuds (11) étant creusés de conduits (15) aptes à mettre en communication les orifices (8) des organes de raccord (1) des profilés faisant un angle avec le plan de séparation et les orifices (8) des organes de raccord (1) des profilés s'étendant parallè­lement au plan de séparation.
5.- Structure suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que des profilés (21) dont les axes forment un angle avec le plan de séparation entre les deux parties hémisphé­riques (10) du noeud (11) sont pourvus d'organes de raccord (1) terminés par une tête de forme tronconique (6) supportée du côté de la grande base par un col (5) de plus faible section, au moins une des deux parties hémisphériques (10) du noeud (11) étant subdivisée en deux secteurs sphériques (26, 27) d'axe perpendiculaire au plan de séparation entre les deux parties hémisphé­riques, la pointe interne du secteur étant coupée suivant un plan parallèle au plan de séparation entre les parties hémisphériques (10) des évidements (12) adaptés à la forme des organes de raccord (1) étant ménagés dans les deux secteurs sphériques du côté de leurs surfaces coniques devant venir en contact.
6.- Structure suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les organes de raccord (1) des profilés (21) dont les axes forment un angle avec le plan de séparation entre les deux parties hémisphé­riques (10) du noeud (11) sont percés d'un orifice axial (8), les noeuds (11) étant creusés de conduits (13) aptes à mettre en communication les orifices (8) des organes de raccord (1) des profilés s'étendant parallèlement au plan de séparation.
7.- Structure suivant l'une quelconque des revendication 5 et 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des noeuds (11) qui comportent des moyens de liaison (24, 29, 30) permettant de solidariser, pendant le montage, une des deux parties hémisphériques (10) indépendamment avec l'un ou l'autre des deux secteurs sphériques (26, 27) formant l'autre partie hémisphé­rique (10) du noeud (11).
8.- Structure suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des noeuds (11) dont l'une des parties hémis­phériques (10) comporte un noyau central cylindrique (31) qui se prolonge au-delà du plan de séparation médian entre les deux parties hémisphériques (10), le dit noyau (31) s'insérant dans un logement (32) de forme correspondante ménagé dans l'autre partie hémis­phérique (10) du noeud (11).
9. Structure suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des noeuds (11) dont les organes de liaison sont des boulons (24) traversant les dits noeuds (11) perpendiculairement au plan de séparation entre leurs deux parties hémisphériques (10).
10.- Structure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des noeuds percés perpendiculairement au plan de séparation entre leurs deux parties hémisphériques (10), par des trous taraudés dans lesquels sont insé­rées des vis de serrage.
11.- Structure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des noeuds (11) dont les parties hémisphé­riques (10) sont évidées et se fixent par des vis (24) de part et d'autre d'un noyau (17) comportant des trous taraudés (18) perpendiculairement au plan de séparation entre les deux parties hémisphériques (10).
12.- Structure suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des moyens d'étanchéisation (20) sont disposés entre les parties constitutives (10, 26, 27) des noeuds (11) et entre les organes de raccord (1) des profilés (3, 21, 25) et les parties correspondantes des noeuds (11).
13.- Structure suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des éléments de raccordement (34) aptes à permettre le passage d'un fluide destiné à circuler dans la structure.
14.- Structure suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les conduits (15) ménagés à l'intérieur des noeuds (11) sont adaptés au passage de conducteurs électriques.
15.- Structure suivant la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte des profilés creux (3, 21, 25) maintenus sous contrainte de compression par une liaison auxiliaire (40) traversant l'orifice (8) des organes de raccord (1).
16.- Structure suivant la revendication 15, caractérisée en ce que la liaison auxiliaire (40) passant dans les profilés (3, 21, 25) de liaison est constituée par un câble de précontrainte (40) maintenu par des clavettes (41).
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