EP3455433A1 - Assemblage de modules de tensegrites pliables - Google Patents

Assemblage de modules de tensegrites pliables

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Publication number
EP3455433A1
EP3455433A1 EP17728779.4A EP17728779A EP3455433A1 EP 3455433 A1 EP3455433 A1 EP 3455433A1 EP 17728779 A EP17728779 A EP 17728779A EP 3455433 A1 EP3455433 A1 EP 3455433A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nodes
modules
module
node
assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP17728779.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3455433B1 (fr
Inventor
Frédéric JAMIN
Jérôme QUIRANT
Julien AVERSENG
Stéphan DEVIC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Montpellier
AxLR SATT du Languedoc Roussillon SAS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Montpellier
AxLR SATT du Languedoc Roussillon SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Montpellier, AxLR SATT du Languedoc Roussillon SAS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP3455433A1 publication Critical patent/EP3455433A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3455433B1 publication Critical patent/EP3455433B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H3/00—Buildings or groups of buildings for public or similar purposes; Institutions, e.g. infirmaries or prisons
    • E04H3/10—Buildings or groups of buildings for public or similar purposes; Institutions, e.g. infirmaries or prisons for meetings, entertainments, or sports
    • E04H3/12—Tribunes, grandstands or terraces for spectators
    • E04H3/126—Foldable, retractable or tiltable tribunes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/19—Three-dimensional [3D] framework structures
    • E04B2001/1996—Tensile-integrity structures, i.e. structures comprising compression struts connected through flexible tension members, e.g. cables

Definitions

  • the invention relates to the field of tensegrity structures.
  • non-temporary facilities are not viable solutions.
  • some laws aiming at the protection of the coast impose demountable and transportable structures that do not include any durable anchoring elements on the ground, and that must allow a return of the site to the initial state at the end of the concession.
  • WO2005 / 1143 describes a deployable structure that can be assembled with other similar structures to form a facility such as a platform.
  • a deployable structure that can be assembled with other similar structures to form a facility such as a platform.
  • the cells can not be of different sizes.
  • the installation of facilities requires a large number of cell assemblies.
  • Tensegrity is the ability of a structure to stabilize by the play of the forces of tension and compression that are distributed and balanced.
  • the structures established in tensegrity state are thus stabilized, not by the strength of each of their constituents, but by the distribution and the balance of the mechanical stresses in the totality of the structure.
  • a mechanical system comprising a discontinuous set of compressed components within a continuum of tense components may be in a stable equilibrium state. This means, for example, that by connecting bars by cables, without directly connecting the bars together, one can build a rigid system.
  • a tensegrity structure is a cross-linked space system whose rigidity and stability come from the combination of compression in the bars and traction in the cables.
  • the publication FR 2823287 describes a tensegrity system in the form of a cross-linked structure with self-stressing of its various components, for producing light structures of the frame, panel or similar type of construction.
  • this publication does not describe a concept of modularity, assembly of tensegrity structures to form including temporary platforms in inaccessible areas.
  • Such structures have the advantage of being particularly light and therefore easy to set up. They are particularly suitable for environments that we want to preserve.
  • This structure has the advantage of being deployable on site and allow the realization of stable, lightweight and reusable platforms.
  • a general object of the invention is to provide a mechanical support assembly of the foldable tensegrity structure type which does not have the disadvantages of tensegrity sets of the prior art.
  • Another object of the invention is to provide a mechanical assembly with foldable tensegrity structure which is particularly suitable for producing large structures.
  • Yet another object is to provide a mechanical assembly with foldable tensegrity structure that is easy to assemble or disassemble and particularly inexpensive in labor and installation time.
  • Another object of the invention is furthermore to provide a mechanical assembly forming a support of the foldable tensegrity structure type which is versatile, easy to assemble and disassemble and easy to transport.
  • Another aim is also to provide a structure which - while having excellent mechanical properties - does not require a durable anchoring element on the ground, is light and has a low environmental impact.
  • the invention proposes a mechanical assembly with a tensegrity structure
  • It comprises at least two foldable / unfoldable tensegrity structure modules each comprising a plurality of bars and a plurality of nodes on which the bars are hinged;
  • Nodes of the same module being, when said module is deployed, distributed in two parallel planes and connected in pairs by a voltage link element perpendicular to said planes, each module comprising at least one assembly edge node located in one of the two planes and without vis-à-vis in said module in the other plane, this node being adapted to be positioned at the right of an assembly edge node of another adjacent module and to be connected thereto by a connecting element in tension or in compression perpendicular to the planes of the nodes of these two modules, and in that nodes of the upper plane of the modules comprise fastening elements adapted for fixing,
  • decking elements or support elements for supporting said decking elements.
  • a support structure which comprises a mechanical assembly of the aforementioned type, several modules of which are deployed and arranged so as to be adjacent, each of these modules comprising at least one assembly edge node which is positioned to the right of an assembly edge node of another adjacent module and which is connected thereto by a voltage link element perpendicular to the node planes of these two modules, said structure further comprising decking elements extending between successive modules.
  • Such mechanical assemblies and structures are particularly suitable for the realization of temporary structures, such as scenic space type, gateway.
  • the invention further provides a method of mounting such a support structure.
  • Figure 1 schematically shows a foldable-unfoldable structural module of a mechanical assembly according to an embodiment of the invention.
  • Figures 2A and 2B schematically show the arrangement of the nodes respectively in an upper and lower layer of a structural module.
  • FIG. 3 illustrates the detail of a tensioning element
  • FIG. 4 illustrates the detail of a node of an upper sheet.
  • Figure 5 shows a structural module in the folded state.
  • Figure 6 illustrates a seat adjustment means at the node of a module.
  • Figure 7 illustrates a decking fastening means on a node through support beams.
  • Figure 8 illustrates a solution for the achievements of the decking formed of floorboards on support beams, a railing system and access by stairs.
  • FIGS. 10a and 10b are representations respectively:
  • FIG. 10a nodes of the upper layer of an example of an elementary structural module with 4x4 meshes and an associated set of bars o on the other hand (FIG. 10b) of a mechanical assembly according to one embodiment of the invention, assembling different structural modules of the type of those illustrated in FIG. 10a, with a platform whose decking is formed of floor supported by two sides on beams fixed to the knots;
  • Figures 10c and 10d are representations illustrating other examples of structural modules and a mechanical assembly made by assembling these modules.
  • Figure 1 1 illustrates the assembly area between two modules.
  • FIG. 12 illustrates the assembly of two modules of different heights.
  • FIG. 13 represents a platform made from the assembly of four structural modules.
  • Figures 14 and 15 are representations in perspective and exploded view of another solution for producing the decking.
  • FIGS. 16 and 17 illustrate the representation of a mechanical assembly according to another embodiment of the invention (FIG. 17), assembling different structural modules (FIG. 16 - column A) with a platform whose decking is formed of plates supported by their corners directly on the nodes ( Figure 16 - Column C) and a set of crutches ( Figure 16 - Column B) on the edge.
  • FIG. 18 illustrates in perspective view an example of assembly of two modules of the type of that of FIGS. 14 to 17
  • Figure 19 illustrates modules in perspective view corresponding to different possible sizes.
  • Figures 20a and 20b illustrate the method of fixing the decking plates on the nodes.
  • Figure 21 illustrates a solution for the achievements of the decking formed of plates, a railing system and access by stairs.
  • Each module is made up of so-called “tensegrity” structures, that is to say a reticular structure formed of a discontinuous network of compressed bars interacting inside a continuous network of tensioned cables, the whole being stabilized by a state of initial constraints.
  • tensegrity a reticular structure formed of a discontinuous network of compressed bars interacting inside a continuous network of tensioned cables, the whole being stabilized by a state of initial constraints.
  • This principle is similar to inflatable systems, formed of a compressed medium (air or other fluid) in equilibrium with a tension envelope.
  • such a structural module comprises a set of bars 10 corresponding to the compressed elements, tensioned cables 20 and tensioners 30 connecting a set of nodes 40.
  • cables and / or the tensioners can be replaced by any element allowing a voltage connection: chains, straps, etc.
  • the module comprises the assembly of two parallel horizontal plies of nodes 40.
  • FIGS. 2A and 2B the arrangement of the nodes 40 in a lower ply 2 and in an upper ply 3.
  • the nodes 40 are connected by a network of ribbon cables 20a.
  • the topology of the module representing the assembly of plies 2 and 3, is inspired by weaving: a network of compressed elements, formed of subsets of bars 10 alternately connecting nodes 40 from one ply to the other, like the warp and weft threads that form the fabrics.
  • peripheral cables 20b and 20c located at the periphery of the module also allow the connection of the two plies 2 and 3 by connecting the nodes 40 at the periphery of the module, alternately from one ply to the other.
  • the peripheral cables 20b are called edge cables, they connect nodes 40 of the lower layer 2 to the node 40 of the upper layer 3, said nodes being positioned on one side of the module.
  • the peripheral cables 20c are called corner cables, they connect nodes 40 of the lower layer 2 to the node 40 of the upper layer 3, said nodes being positioned on two consecutive sides of the module.
  • the edge cables 20b and the corner cables 20c may have a different inclination.
  • the cables 20a generally have a horizontal orientation, the peripheral cables 20b and 20c, a diagonal orientation, and the cables with turnbuckles 30 in a vertical orientation.
  • the bars 10 may be made of a metallic material such as aluminum, or a metal alloy. Other types of materials are possible, such as wood, plastic (PVC for example), composite (fiberglass, carbon, fiber concrete, ). Nodes 40 are preferably of a high strength material such as steel.
  • the cables 20 and the tensioners 30 are also preferably made of steel, they can also be made from fiber materials.
  • the compressed assemblies 10 are also assembled using the so-called “tensioning” elements 30, crossing between the nodes 40 of each sheet 2 and 3, and which make it possible to stiffen the structure of the module.
  • the “inner” tensioners 31, shown in FIG. 1, make it possible to introduce localized initial stresses while the "edge” elements 32 have an impact on all the peripheral elements.
  • the nodes 40a of a ply situated at the periphery of the module are connected by the ply cables 20a to an adjacent node 40b of the same ply and by the peripheral cables 20b and 20c to two other nodes 40b of the other layer.
  • nodes 40b the inner nodes of a web
  • nodes 40b have a node 40b of the other web facing each other in the same vertical plane, orthogonal to the webs.
  • these nodes are connected to 4 other nodes 40 of the same web by web cables 20a, and by a tensioner 30 has a node 40b vis-à-vis the other web.
  • the tensioners 30 between two nodes 40 consist of a set of cables attached to each node, with a turnbuckle 33 connecting the cables 34 and 35 of the nodes 40 facing each other.
  • the cable and turnbuckle assembly 30 advantageously makes it possible to control the tension of the cables. Compared to another element which could be for example a threaded rod, the cables with turnbuckle 30 allow to release the tension while keeping the tensioning elements attached to the nodes 40, thus facilitating the deployment of the module. In addition, these elements also make it possible to obtain a lighter structure.
  • a node 40 may also include a fastening element 41 for fastening the tensioners 30. This element is advantageously a ring-type attachment means disposed on a lower face of a node 40 of the upper sheet 2 and on one side upper node 40 of the lower ply 3.
  • the nodes 40 of the lower and upper layers may be identical.
  • the nodes 40 of the lower ply 3 are turned 180 ° with respect to the nodes 40 of the upper ply 4.
  • the release of the tension by the turnbuckles 31, also allows during a folding of the module to control the orientation of the nodes 40 for an optimized storage of the bars in the folded state.
  • connections between the bars 10 allow the folding-unfolding of a module from a bundle, illustrated in FIG. 5, in one piece, lightweight, compact and easily transportable, thus facilitating assembly phases. and dismantling with little labor.
  • the structure makes it possible to minimize the adjustment phases by setting up turnbuckles 31.
  • the folding / unfolding function of the structural module is enabled by the configuration of the nodes 40, which comprise articulated fixing means 46 of the bars 10, illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • the nodes 40 can combine the two types of articulation.
  • the lightness and foldability facilitate handling.
  • the nodes 40 allow optimal storage in compactness (contiguous parallel bars 10).
  • Modules of all dimensions (shapes and heights) in space can be generated within the limit of their portability according to for example the standard NF X35-109 relating to the carrying of loads by workers in France.
  • the weight limit to be handled during work actions for one person is 30 kg maximum.
  • a typical structural module as shown in Figure 1, has 30 nodes, connected by a set of 24 bars.
  • the dimensions such as the height or the mesh (spacing between the nodes 40 of the same web) can be adjusted at will according to the dimensions of the elements which are chosen accordingly.
  • the dimensions of a module can typically be 4mx4m, the height being adjustable from 0.5 to 1.50 m depending on the chosen inclination of the bars 10.
  • the height of the modules is determined by varying the length of the cables with turnbuckles 30, the length and inclination of the peripheral cables 20b and 20c, and bars 10.
  • the nodes 40 comprise a plurality of lateral openings 42 allowing the passage of the cables 20 connecting the nodes 40 of the same horizontal sheet.
  • these lateral openings 42 are 4 in number, two first openings 42 being located in the same plane as the bars 10 connected to the node 40.
  • the two other openings 42 are arranged in a plane orthogonal to the plane of the bars 10.
  • each cable 20 is fixed between two nodes 40.
  • the cables 20 are through nodes 40, and said nodes 40 comprise a system, such as sleeves, to transmit a part of effort of the cables 20 to the nodes 40.
  • cables 20, 34 and 35 as tensioned elements, the structure naturally offers a certain visual transparency, but also vis-à-vis the actions that affect the elements, for example the swell, in a context of semi-immersion along the coast.
  • the cables 20, 34 and 35 are further elements that make the system very light, optimizing the use of the constituent materials, and therefore the mass, the necessary minimum vis-à-vis the rigidity and strength.
  • the structural module has the option of not resting on the ground directly via the nodes.
  • some nodes 40 of the lower ply may comprise seat elements 43.
  • a seat element 43 for example an adjustable foot fixed to the underside of a knot 40, allows the adjustment the height of the structural module. It can provide a stable structure despite a limited number of ground support points (which remains a function of the operating load to be taken), and typically a module has 4 ground supports. Because of its lightness and rigidity, the installation on the ground requires a small number of support points, which disturbs the environment very little. Difficult and sensitive sites can be made accessible by a platform. The occupation of the site can be only temporary, disassembly allowing a return to the initial state.
  • the height-adjustable seat elements 43 make it possible to easily adjust the flatness of the system.
  • the design of the nodes 40 allows the introduction of decking elements, so as to form a platform structure.
  • the node 40 also comprises, in one embodiment, projecting hooking elements 44 adapted for fixing support beams 50 as illustrated in FIG. 7.
  • This fixing is done by an element having a groove slidably engaging, such as a rail mechanism, on the upper part of a node 40 of the upper web.
  • the fastening element 44 is for example in a cylindrical shape with a collar at the top on the upper part of a node 40 allowing an element, such as a support beam 50 having a groove of complementary shape, typically a "T" groove slidably engaging said upper portion of the node 40.
  • the support beam member 50 is positioned on at least two adjacent nodes 40, or even three or more.
  • the support beam element 50 also has on its upper face a portion having a "T" profile for the engagement of an element having a complementary groove.
  • junction bar 51 which is embedded in the support beam element 50.
  • the connecting bar 51 allows on either side of it fix the laying of floorboards 52. The latter engage their widths between the support beam 50 and the connecting bar 51.
  • the characteristics of the support beams are identical.
  • junction bars 51 may be combined into a single beam positioned on at least two adjacent nodes 40, or even three or more, and comprising a specific profile allowing, inter alia, decking attachment.
  • the attachment element 44 therefore proposes the installation of deck elements 52 over their width between two rows of adjacent nodes 40 each having a connecting bar 51.
  • FIG. 8 shows a structural module used for producing a platform formed of floorboards 52 carried by the support beams 50.
  • the support beam 50 can also be used for the attachment of edge beams 53 arranged at the ends of the decking. It is possible to superimpose on the edge beams 53, other elements, such as the guardrail 54, staircase 55, access ramp (not shown), canopy (not shown), thus allowing the realization of versatile structures .
  • Figure 9 illustrates a module and its schematic view from above.
  • the bars 10 are arranged in parallel rows 1 1, and parallel rows 12, perpendicular to said rows 1 January.
  • the peripheral nodes 40a (having a single link to a bar 10) disposed at the ends of the rows of bars 11, define two sides 13 of the module.
  • the sides 13, 14 are therefore defined by a set of peripheral nodes 40a connected by cables 20, arranged in the same vertical plane, orthogonal to the rows of bars January 1, 12 to which these nodes 40a are connected.
  • peripheral nodes 40a have been represented by solid circles (black nodes), while the interior nodes (nodes 40b) have been represented by empty circles (white nodes).
  • the elementary structural module illustrated in FIG. 10a is a 4x4 mesh structure module with the upper part at the top:
  • These beams are all parallel to each other and extend in the direction ⁇ 1 connecting one and the other of the two nodes of the ends "-".
  • the direction ⁇ 2 is perpendicular.
  • the assembly of modules of identical structures is made by juxtaposing edge to edge, a side "+" of a module, with a side "-" of another module.
  • This assembly makes it possible to match the modules in a complementary manner, thus obtaining an edge-to-edge assembly where the nodes 40a of the upper and lower plies of a module are placed facing the nodes 40a of the lower plies and of the other structural module.
  • any border parallel to ⁇ 1 corresponds to a type end "+" of its module and has 2 support nodes on its upper layer;
  • Condition C2 the link between two modules is done by alignment of 3 nodes: a node of one end "-" of one of the modules and two nodes of one end "+” of the other module; the establishment and fixing of a beam on the nodes thus aligned assures the assembly, as well as on the other nodes of the modules and the stiffening of the structure obtained;
  • Condition C3 a module whose ends "-" are parallel to ⁇ 1, one of these ends at least constituting a border of the assembled structure, is conceivable since said module is framed by two other modules which allows to support said border.
  • the nodes 40a of the different modules being identical (in principle) and under the condition that the modules have identical spatial geometry in the positioning of the nodes, the modules are connected together by means of the system with turnbuckle to connect the nodes 40a in vis-a-vis.
  • On their assembly edges, at least one node 40a of the upper sheet of a first module is connected by the turnbuckle system with a node 40a of the lower sheet of a second module, the two nodes 40a being screwed together. -a-vis.
  • a module with a given mesh structure can assemble edge with edge with Another module having the same mesh structure,
  • the two modules can be assembled along an edge having complementary nodes between the two modules (the nodes 40a of the upper and lower layers of a module being placed opposite each other). respectively screw nodes 40a of the lower and upper layers of the other structural module).
  • the assembled modules are all identical (in this case, modules 4x4 mesh).
  • Different mesh modules can also be assembled between. This is illustrated in Figures 10c and 10d.
  • the dimensions of the elementary structural modules can indeed be very varied in the limit of their weight, which must be compatible with portability.
  • edge-to-edge modules thus makes it possible, in a simplified and inexpensive manpower way, to create multiple architecture platforms (for example, FIGS. 10b and 10d).
  • modules of different heights can be combined to suit the morphology of the terrain.
  • the structure of the module and the arrangement of the nodes 40 thus offer great flexibility as to the possibilities of realization (see for example FIGS. 10c and 10d).
  • the assembly between different modules can also be stabilized and reinforced by laying decking elements between the various structural modules.
  • Figure 1 1 shows the laying of deck member on the nodes 40a of two modules juxtaposed edge to edge.
  • a support beam 50 is applied to the fastening elements 44 of the nodes 40a, preferably the support beam rests on at least 2 or even 3 nodes 40a.
  • the assembly side has in the same vertical plane an alternation of nodes 40a of the first and second modules, the support beam 50 thus rests at least on a node 40a of the upper layer of the first module and an adjacent node 40a of the first module.
  • upper sheet of the second module which has the advantage of stiffening the assembly.
  • connection between different structural modules can be performed on the one hand thanks to the tensioners 30 between the complementary nodes 40a of the modules, and on the other hand, by the decking elements that strengthen and ensure stability of the assembly.
  • FIG. 11 shows the possibility for the module M1 to rely on two ground points 43 which are specific to the module, and a third point by the junction with the adjacent module M2.
  • the module M1 arriving at the junction with a single node 40a in the lower part is based on the adjacent module M2 by suspension using a turnbuckle.
  • the module M2 which has two nodes 40a in the lower part at the junction can rest on the ground at four points 43, and supports the adjacent module M1 by its node 40a in the upper part. Said module M1 by the connection with turnbuckle 33 is therefore based on the module M2.
  • the assembly of two modules will be based on 6 ground supports, the assembly of three modules, 8 supports, etc.
  • the number of ground supports of an assembled structure thus remains limited.
  • FIG 12 illustrates the assembly of modules M1 and M2 of different heights.
  • the modules differ in the dimensions of the cables with turnbuckle 30, and in the dimensions and the inclination of the peripheral cables 20b, 20c and bars 10.
  • the dimensions of the cables 20 are identical in the two modules.
  • the assembly between the two modules is possible because they have the same mesh in the horizontal plane (spacing between the nodes 40 of a web). This identical mesh makes it possible to match on an assembly edge, the nodes 40a of the module M1 with the nodes 40a of the module M2.
  • FIG. 13 illustrates the realization of a platform by assembling a plurality of modules M1 to M4. Said modules can be of different dimensions. Said platform comprises 10 ground supports by means of the seating elements 43.
  • the advantage of using modules is in the repetitiveness of the assembly by connection of nodes 40a complementary from one module to another. Unlike elementary cells whose monolithic structures are formed by adding in close proximity to structural elements, the system according to the invention produces a monolithic structure with a reduced number of assemblies of structurally independent modules, shapes and variable heights, and geometrically complementary.
  • the structure thus composed benefits from a certain advantage in terms of robustness since a local failure would remain limited to the module concerned.
  • Each module forms, in the folded state, a bundle of one piece, easily transportable and storable in a reduced volume and, in the deployed state, a rigid structure supporting a delimited deck and can receive many independent equipment (guard -body, stairs, ramps, etc.).
  • each module is limited to a mass of 40 kg and can take operating loads up to 500 kg / m 2 , which is required, for example, in the case of removable stands.
  • the structure meets two often opposite constraints: lightness and mechanical performance.
  • the shape of the modules allows, by juxtaposition and connection, the constitution of a monolithic structure of paths of all lengths and various spatial configurations.
  • the supporting structure can be implanted in semi-immersion to constitute a platform of adapted height allowing the accessibility to bathing zones and the practice of nautical activities in all autonomy.
  • the system being light, its impact on the environment of the implantation site is almost zero, it being restored to its original state after dismantling.
  • Figures 14 and 15 illustrate another possible solution for the realization of the decking, from the elementary module M foldable / unfoldable.
  • This structure consists of a tensegrity grid M of a set of crutches 101 and a set of decking plates 102 attached to the structure.
  • the tensegrity grid M is a conventional grid formed of bars 1 10 corresponding to the compressed elements, tensioning connecting elements (tensioning cables, etc.) 120 connecting a set of nodes 140 on which the bars 1 10 are hinged from foldable / unfoldable way.
  • the crutches 101 are of two types: crutches 101 have edge and crutches 101 b corner.
  • the crutches 101 a are vertical crutches which extend between a node 103b of lower ribbon of the elementary module M and the corresponding upper ribbon node 140e of the same elementary module M, distinct from a corner node (Node 140c) of said structure.
  • the corner crutches 101b consist of two bars 104b and 105b which extend in V from the same corner node 103 in the lower layer.
  • This node 103 is vertically facing a node 140b immediately adjacent to a corner node 140c, these nodes being added to the upper layer to provide 4 support points to the decking plates in this area.
  • One of the bars extends vertically between the node 103 and the node 140b.
  • the other bar (bar 105b) extends obliquely between the node 103 and the corner node 140c.
  • Two cables 106a and 106b extend horizontally between the nodes 140b and 140c, and between 140b and 140d, ensuring the recovery of horizontal force with respect to the corner node 140c.
  • FIG. 18 illustrates an assembly made from two elementary modules M1 and M2 of the type of module M illustrated in FIGS. 14 to 16. In this assembly, the corner crutches of the two elementary modules
  • Figure 19 illustrates different types of mesh for the structural elemental module: 4x4 (M4x4), 3x3 (M3x3), 3x6 (M3x6) or variable mesh (Mv on a 3x6 structure).
  • the support beams are not necessary.
  • the decking elements - which are in this case plates - come directly on the nodes, which have fastening elements adapted for this purpose.
  • Figures 20a and 20b illustrate a method of fixing the decking plates on the nodes.
  • the nodes 140 each comprise several pins (in this case four) to receive the corners of the plates 102.
  • a cover 106 is attached above the node 140 at the intersection of four plates, on the upper face thereof and is screwed on said node 140.
  • FIG. 21 represents a structural module used for the production of a platform formed of plates 102 carried by the nodes of upper layer.
  • the edge and corner nodes can also be used for the attachment of other elements, such as railing type 54, stairs 55, access ramp (not shown), canopy (not shown), thus allowing the realization of polyvalent structures.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'assemblage d'un ensemble de modules de tenségrité pliables/dépliables, comprenant chacun une pluralité de barres (10), une pluralité de nœuds (40) permettant l'articulation des barres (10), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte: - la juxtaposition des modules de sorte que deux modules adjacents comportent des nœuds positionnés l'un au-dessus de l'autre dans un plan vertical; - la liaison desdits nœuds des deux modules adjacents par une liaison de type câble en tension et poutre support; - la mise en place d'éléments de platelage s'étendant entre modules successifs.

Description

ASSEMBLAGE DE MODULES DE TENSEGRITES PLIABLES
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne le domaine des structures de tenségrité.
Elle propose en particulier un ensemble mécanique formant support (plateforme par exemple) du type à structure de tenségrité pliable.
Elle trouve notamment avantageusement application dans l'élaboration de structures temporaires d'accès à des sites tels que des sites touristiques ou des lieux de baignade. ETAT DE LA TECHNIQUE
Malgré une prise de conscience des pouvoirs publics visant à améliorer l'adaptation des sites touristiques aux personnes à mobilité réduite, on constate que dans certaines régions, le littoral maritime reste difficile d'accès pour ce type d'usager. En effet, de nombreux sites touristiques ne proposent pas de structure permettant l'accès en toute autonomie à la baignade.
Actuellement, l'accès à la mer pour une personne à mobilité réduite peut se faire par l'emploi d'un fauteuil roulant flottant spécifique qui nécessite une aide extérieure.
Pour un accès en autonomie, il existe des structures fixes
(www.unfauteuilalamer.com), mais elles impactent par définition le site d'installation.
Dans certaines régions soumises à des obligations en matière de défense de l'environnement, les installations non temporaires ne sont pas des solutions viables. Par exemple, certaines lois visant à la protection du littoral imposent des structures démontables et transportables ne comportant aucun élément d'ancrage durable au sol, et qui doivent permettre un retour du site à l'état initial en fin de concession.
Des structures temporaires, comme des pontons flottants démontables existent (www.belrive.fr/), mais celles-ci restent peu adaptées aux littoraux maritimes pour des raisons de stabilité, car elles nécessitent des ancrages importants. De plus, la capacité de charge est relativement faible en regard du volume occupé à l'état démonté, limitant leur polyvalence.
On connaît également des solutions modulaires démontables pour réaliser des plateformes, à partir de composants d'échafaudage. Les systèmes d'échafaudage modulaires permettent de réaliser tout type de plateforme pouvant supporter des charges importantes, sur appui ponctuel. Les composants doivent cependant être adaptés pour ne pas représenter un surpoids important. Les appuis ponctuels peuvent être nombreux et doivent être réglés individuellement. L'assemblage d'une structure met en œuvre des composants séparés nécessitant un grand nombre d'opérations, de telles solutions sont donc contraignantes en temps d'installation et en main d'oeuvre.
Il existe donc un besoin de mise en place d'installation légère, modulaire, polyvalente, à faible impact environnemental, déployable facilement, et destinée à des usages temporaires.
La publication WO2005/1 1 1343 décrit une structure déployable pouvant s'assembler avec d'autres structures similaires pour former une installation telle qu'une plateforme. Cependant, de telles installations, basées sur l'assemblage de cellules élémentaires identiques, n'offrent pas de flexibilité en termes d'assemblage, ainsi, les cellules ne peuvent pas être de dimensions différentes. De plus, la mise en place d'installations nécessite un nombre important d'assemblages de cellules.
On connaît également des installations à base de structures de tenségrité.
La tenségrité est la faculté d'une structure à se stabiliser par le jeu des forces de tension et de compression qui s'y répartissent et s'y équilibrent. Les structures établies en état de tenségrité sont donc stabilisées, non par la résistance de chacun de leurs constituants, mais par la répartition et l'équilibre des contraintes mécaniques dans la totalité de la structure.
Ainsi, un système mécanique comportant un ensemble discontinu de composants comprimés au sein d'un continuum de composants tendus peut se trouver dans un état d'équilibre stable. Ce qui signifie, par exemple, qu'en reliant des barres par des câbles, sans relier directement les barres entre elles, on arrive à constituer un système rigide.
De ce fait, une structure de tenségrité est un système spatial réticulé dont la rigidité et la stabilité proviennent de la combinaison de compression dans les barres et de traction dans les câbles.
La publication FR 2823287 décrit un système de tenségrité sous forme de structure réticulée avec autocontrainte de ses divers composants, pour réaliser des structures légères de construction du genre charpente, panneau ou autre ensemble similaire. Cependant, cette publication ne décrit pas de notion de modularité, d'assemblage de structures de tenségrité pour former notamment des plateformes temporaires en zones peu accessibles.
De telles structures ont l'avantage d'être particulièrement légères et donc faciles à mettre en place. Elles sont particulièrement adaptées pour des environnements que l'on souhaite préserver.
Le document « Les systèmes de tenségrité déployables : application à l'accessibilité de la baignade en mer » (J.Averseng, F.Jamin, J.Quirant - Rencontres universitaires de Génie Civil, Mai 2015 - https://hal.archives-ouvertes.fr/hal- 01 167613/document) décrit une structure de grille de tenségrité, pliable et dépliable composé d'un ensemble de barres et de nœuds reliés les uns aux autres. Les différents nœuds et barres de cette structure sont d'un seul tenant.
Cette structure a l'avantage d'être déployable sur site et de permettre la réalisation de plateformes stables, légères et réutilisables.
Elle est malgré tout d'une manipulation et d'une mise en place compliquées lorsque l'on cherche à réaliser des plateformes de grandes dimensions.
Il existe donc un besoin pour un ensemble mécanique formant support (plateforme par exemple) du type à structure de tenségrité pliable qui permette la réalisation de structures de grandes dimensions et qui soit facile à monter ou démonter.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Un but général de l'invention est de proposer un ensemble mécanique formant support du type à structure de tenségrité pliable qui ne présente pas les inconvénients des ensembles de tenségrité de l'art antérieur.
Un autre but de l'invention est de proposer un ensemble mécanique à structure de tenségrité pliable qui soit particulièrement adapté à la réalisation de structures de grandes dimensions.
Un autre but encore est de proposer un ensemble mécanique à structure de tenségrité pliable qui soit facile à monter ou démonter et en particulier peu coûteux en main-d'œuvre et en temps d'installation. Un autre but de l'invention est en outre de proposer un ensemble mécanique formant support du type à structure de tenségrité pliable qui soit polyvalent, facile à monter et démonter et facile à transporter.
Un autre but également est de proposer une structure qui - tout en présentant d'excellentes propriétés mécaniques - ne nécessite pas d'élément d'ancrage durable au sol, est légère et a un faible impact environnemental.
Selon un aspect, l'invention propose un ensemble mécanique à structure de tenségrité,
caractérisé en ce que
· il comprend au moins deux modules à structure de tenségrité pliables/dépliables comprenant chacun une pluralité de barres et une pluralité de nœuds sur lesquels les barres sont articulées ;
• des nœuds d'un même module étant, lorsque ledit module est déployé, répartis selon deux plans parallèles et reliés deux à deux par un élément de liaison en tension perpendiculaire auxdits plans, chaque module comportant au moins un nœud de bord d'assemblage situé dans l'un des deux plans et sans vis-à-vis dans ledit module dans l'autre plan, ce nœud étant adapté à être positionné au droit d'un nœud de bord d'assemblage d'un autre module adjacent et à être relié à celui-ci par un élément de liaison en tension ou en compression perpendiculaire aux plans des nœuds de ces deux modules, et en ce que des nœuds du plan supérieur des modules comportent des éléments d'accrochage adaptés pour la fixation,
sur plusieurs nœuds de bord d'assemblage positionnés le long d'un même bord d'assemblage et appartenant alternativement à l'un et l'autre des deux modules adjacents,
d'éléments de platelage, ou d'éléments supports destinés à supporter lesdits éléments de platelage.
Selon un autre aspect encore, elle propose également une structure support qui comporte un ensemble mécanique du type précité dont plusieurs modules sont déployés et disposés de façon à être adjacents, chacun de ces modules comportant au moins un nœud de bord d'assemblage qui est positionné au droit d'un nœud de bord d'assemblage d'un autre module adjacent et qui est relié à celui-ci par un élément de liaison en tension perpendiculaire aux plans des nœuds de ces deux modules, ladite structure comportant en outre des éléments de platelage s'étendant entre modules successifs.
De tels ensembles mécaniques et structures sont particulièrement adaptés à la réalisation de structures temporaires, telles que du type espace scénique, passerelle.
L'invention propose en outre un procédé de montage d'une telle structure support.
DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des figures annexées, données à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquelles :
La figure 1 représente schématiquement un module structural pliable- dépliable d'un ensemble mécanique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 2A et 2B représentent schématiquement la disposition des nœuds respectivement dans une nappe supérieure et inférieure d'un module structural.
La figure 3 illustre le détail d'un élément tendeur
- La figure 4 illustre le détail d'un nœud d'une nappe supérieure.
La figure 5 représente un module structural à l'état plié.
La figure 6 illustre un moyen de réglage d'assise au niveau du nœud d'un module.
La figure 7 illustre un moyen de fixation de platelage sur un nœud par l'intermédiaire de poutres support.
La figure 8 illustre une solution pour les réalisations du platelage formé de lames de plancher sur poutres support, d'un système de garde-corps et d'accès par escalier.
La figure 9 représente schématiquement un module et sa vue de dessus. - Les figures 10a et 10b sont des représentations respectivement :
o d'une part (figure 10a) des nœuds de la nappe supérieure d'un exemple de module structurel élémentaire à 4x4 mailles et un jeu de barres associées o d'autre part (figure 10b) d'un ensemble mécanique conforme à un mode de réalisation de l'invention, assemblant différents modules structuraux du type de ceux illustrés sur la figure 10a, avec une plateforme dont le platelage est formé de lames de plancher en appui par deux côtés sur des poutres fixées aux nœuds ;
Les figures 10c et 10d sont des représentations illustrant d'autres exemples de modules structuraux et d'un ensemble mécanique réalisés par assemblage de ces modules.
La figure 1 1 illustre la zone d'assemblage entre deux modules.
La figure 12 illustre l'assemblage de deux modules de hauteurs différentes La figure 13 représente une plateforme réalisée à partir de l'assemblage de quatre modules structuraux.
Les figures 14 et 15 sont des représentations en vue en perspective et en vue éclatée d'une autre solution pour la réalisation du platelage.
Les figures 16 et 17 illustrent la représentation d'un ensemble mécanique conforme à un autre mode de réalisation de l'invention (figure 17), assemblant différents modules structuraux (figure 16 - Colonne A) avec une plateforme dont le platelage est formé de plaques appuyées par leurs coins directement sur les nœuds (figure 16 - colonne C) et un jeu de béquilles (figure 16 - colonne B) en bordure.
La figure 18 illustre en vue en perspective un exemple d'assemblage de deux modules du type de celui des figures 14 à 17
La figure 19 illustre des modules en vue en perspective correspondant à différents dimensionnements possibles.
Les figures 20a et 20b illustrent le mode de fixation des plaques de platelage sur les nœuds.
La figure 21 illustre une solution pour les réalisations du platelage formé de plaques, d'un système de garde-corps et d'accès par escalier. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION
En référence à la figure 1 , on a représenté un module structural pliable- dépliable. Chaque module se décline à partir de structures dites « de tenségrité », c'est-à-dire une structure réticulée formée d'un réseau discontinu de barres comprimées interagissant à l'intérieur d'un réseau continu de câbles tendus, le tout étant stabilisé par un état de contraintes initiales. Ce principe est analogue aux systèmes gonflables, formés d'un milieu comprimé (air ou autre fluide) en équilibre avec une enveloppe en tension.
Comme illustré en figure 1 , un tel module structural comporte un ensemble de barres 10 correspondant aux éléments comprimés, de câbles tendus 20 et de tendeurs 30 reliant un ensemble de nœuds 40.
Plus généralement, les câbles et/ou les tendeurs peuvent être remplacés par tout élément permettant une liaison en tension : chaînes, sangles, etc ..
Le module comprend l'assemblage de deux nappes horizontales parallèles de nœuds 40. Ainsi, il est représenté par respectivement les figures 2A et 2B, la disposition des nœuds 40 dans une nappe inférieure 2 et dans une nappe supérieure 3. Dans chacune des nappes, les nœuds 40 sont reliés par un réseau de câbles de nappe 20a.
La topologie du module, représentant l'assemblage des nappes 2 et 3, s'inspire du tissage : un réseau d'éléments comprimés, formé de sous-ensembles de barres 10 reliant alternativement des nœuds 40 d'une nappe à l'autre, à l'image des fils de chaîne et de trame qui forment les tissus.
Les câbles périphériques 20b et 20c situés en périphérie du module permettent également la connexion des deux nappes 2 et 3 en reliant les nœuds 40 en périphérie du module, alternativement d'une nappe à l'autre.
Les câbles périphériques 20b sont dits câbles de bord, ils relient des nœuds 40 de la nappe inférieure 2 au nœud 40 de la nappe supérieure 3, lesdits nœuds étant positionnés sur un côté du module.
Les câbles périphériques 20c sont dits câbles de coin, ils relient des nœuds 40 de la nappe inférieure 2 au nœud 40 de la nappe supérieure 3, lesdits nœuds étant positionnés sur deux côtés consécutifs du module. Les câbles de bord 20b et les câbles de coin 20c peuvent avoir une inclinaison différente.
Par rapport au plan des nappes, les câbles 20a ont généralement une orientation horizontale, les câbles périphériques 20b et 20c, une orientation diagonale, et les câbles avec ridoirs 30 une orientation verticale.
Les barres 10 peuvent être réalisées dans un matériau métallique tel que l'aluminium, ou dans un alliage métallique. D'autres types de matériaux sont possibles, tels que bois, plastique (PVC par exemple), composite (fibre de verre, de carbone, béton fibré, ...). Les nœuds 40 sont de préférence en un matériau à haute résistance tel que l'acier. Les câbles 20 et les tendeurs 30 sont également de préférence en acier, ils peuvent être aussi réalisés à partir de matériaux fibrés.
Les ensembles comprimés 10 sont également assemblés à l'aide des éléments dits « tendeurs » 30, traversant entre les nœuds 40 de chaque nappe 2 et 3, et qui permettent de rigidifier la structure du module. Les tendeurs « intérieurs » 31 , représentés en figure 1 , permettent d'instaurer des contraintes initiales localisées alors que les éléments « de rive » 32 ont un impact sur tous les éléments périphériques.
Ainsi, en référence aux figures 1 , 2A et 2B, les nœuds 40a d'une nappe situés en périphérie du module sont connectés par les câbles de nappe 20a à un nœud 40b adjacent de la même nappe et par les câbles périphériques 20b et 20c à deux autres nœuds 40b de l'autre nappe.
Les autres types de nœuds 40b, les nœuds intérieurs d'une nappe, ont un nœud 40b de l'autre nappe en vis-à-vis dans un même plan vertical, orthogonal aux nappes. Ainsi, ces nœuds sont connectés à 4 autres nœuds 40 de la même nappe par des câbles de nappe 20a, et par un tendeur 30 a un nœud 40b en vis-à-vis de l'autre nappe.
Les tendeurs 30 entre deux nœuds 40, illustrés en détail en figure 3 et 4, sont composés d'un ensemble de câbles fixés à chaque nœud, avec un ridoir 33 connectant les câbles 34 et 35 des nœuds 40 en vis-à-vis.
L'ensemble câble et ridoir 30 permet avantageusement de contrôler la tension des câbles. Par rapport à un autre élément qui pourrait être par exemple une tige filetée, les câbles avec ridoir 30 permettent de relâcher la tension tout en gardant les éléments tendeurs fixés aux nœuds 40, facilitant ainsi le déploiement du module. De plus, ces éléments permettent également d'obtenir une structure plus légère. Un nœud 40 peut comporter également un élément d'accrochage 41 permettant la fixation des tendeurs 30. Cet élément est avantageusement un moyen d'attache de type anneau disposé sur une face inférieure d'un nœud 40 de la nappe supérieure 2 et sur une face supérieure d'un nœud 40 de la nappe inférieure 3.
Les nœuds 40 des nappes inférieures et supérieures peuvent être identiques.
Dans cette configuration, les nœuds 40 de la nappe inférieure 3 sont retournés à 180° par rapport aux nœuds 40 de la nappe supérieure 4.
Le relâchement de la tension par les ridoirs 31 , permet également lors d'un pliage du module de contrôler l'orientation des nœuds 40 pour un rangement des barres optimisé à l'état plié.
Les liaisons entre les barres 10 (nœuds 40) permettent le pliage-dépliage d'un module à partir d'un fagot, illustré en figure 5, d'un seul tenant, léger, compact et facilement transportable, facilitant ainsi les phases de montage et démontage avec peu de main-d'œuvre. De plus la structure permet de minimiser les phases de réglage par la mise en place de ridoirs 31 .
La fonction de pliage/dépliage du module structural est permise par la configuration des nœuds 40, qui comportent des moyens de fixation articulée 46 des barres 10, illustrés en figures 3 et 4.
Ces moyens sont typiquement au nombre de 1 ou 2 et peuvent être de type liaison pivot, ou de type rotule. Les nœuds 40 peuvent combiner les deux types d'articulation.
La légèreté et le caractère pliable facilitent la manutention. De plus, les nœuds 40 permettent un stockage optimal en compacité (barres parallèles jointives 10).
Des modules de toutes dimensions (formes et hauteurs) dans l'espace peuvent être générés dans la limite de leur portabilité selon par exemple la norme NF X35-109 relative au port de charges par les travailleurs en France. De ce fait, la limite de poids à manipuler pendant les actions de travail pour une personne est de 30 kg au maximum.
Ainsi un module structural typique, comme représenté en figure 1 , comporte 30 nœuds, reliés par un ensemble de 24 barres.
Les dimensions, telles que la hauteur ou la maille (espacement entre les nœuds 40 d'une même nappe) peuvent être ajustées à volonté en fonction des dimensions des éléments qui sont choisies en conséquence. Par exemple, les dimensions d'un module peuvent être typiquement de 4mx4m, la hauteur étant ajustable de 0,5 à 1 ,50 m en fonction de l'inclinaison choisie des barres 10.
Deux modules ayant la même maille peuvent se distinguer par leur hauteur. Ainsi, pour un maillage donné, on détermine la hauteur des modules en variant la longueur des câbles avec ridoirs 30, la longueur et l'inclinaison des câbles périphériques 20b et 20c, et des barres 10.
Comme illustré en figure 4, les nœuds 40 comportent une pluralité d'ouvertures latérales 42 permettant le passage des câbles 20 reliant les nœuds 40 d'une même nappe horizontale. Typiquement, ces ouvertures latérales 42 sont au nombre de 4, deux premières ouvertures 42 étant situées dans le même plan que les barres 10 connectées au nœud 40. Les deux autres ouvertures 42 sont disposées dans un plan orthogonal au plan des barres 10.
Dans un mode de réalisation, chaque câble 20 est fixé entre deux nœuds 40. Dans un autre mode de réalisation, les câbles 20 sont traversants aux nœuds 40, et lesdits nœuds 40 comportent un système, tels que des manchons, permettant de transmettre une part d'effort des câbles 20 aux nœuds 40.
Par l'usage de câbles 20, 34 et 35 en tant qu'éléments tendus, la structure offre naturellement une certaine transparence visuelle, mais aussi vis-à-vis des actions qui touchent les éléments, par exemple la houle, dans un contexte de semi- immersion en bordure de littoral. Les câbles 20, 34 et 35 sont de plus des éléments qui rendent le système très léger, en optimisant l'usage des matériaux constitutifs, et donc la masse, au strict nécessaire vis-à-vis de la rigidité et de la résistance mécanique.
Le module structural a la possibilité de ne pas reposer sur le sol directement par l'intermédiaire des nœuds.
Ainsi, comme illustrés en figure 6, certains nœuds 40 de la nappe inférieure peuvent comporter des éléments d'assise 43. Un élément d'assise 43, par exemple un pied ajustable fixé à la face inférieure d'un nœud 40, permet le réglage de la hauteur du module structural. Celui-ci peut assurer une structure stable malgré un nombre de points d'appui au sol limité (qui reste fonction de la charge d'exploitation à reprendre), ainsi typiquement un module comporte 4 appuis au sol. Par sa légèreté et sa rigidité, l'implantation au sol demande un nombre réduit de points d'appui, ce qui perturbe très peu l'environnement. Des sites difficiles et sensibles peuvent être rendus accessibles par une plateforme. L'occupation du site peut n'être que temporaire, le démontage permettant un retour à l'état initial.
De plus, les éléments d'assise réglable en hauteur 43 permettent d'ajuster aisément la planéité du système.
En référence à la figure 7, la conception des nœuds 40 permet la mise en place d'éléments de platelage, de façon à former une structure de plateforme. Pour cela, le nœud 40 comprend également, dans un mode de réalisation, des éléments d'accrochage en saillie 44 adaptés pour la fixation de poutres de support 50 tel qu'illustrées en figure 7.
Cette fixation se fait par un élément comportant une rainure venant s'engager par glissement, tel un mécanisme de rail, sur la partie supérieure d'un nœud 40 de la nappe supérieure.
L'élément d'accrochage 44 est par exemple sous une forme cylindrique avec une collerette en partie haute sur la partie supérieure d'un nœud 40 permettant à un élément, tel qu'une poutre de support 50 comportant une rainure de forme complémentaire, typiquement une rainure en « T » de venir s'engager par glissement dans ladite partie supérieure du nœud 40. L'élément poutre de support 50 est positionné sur au moins deux nœuds adjacents 40, voire trois ou plus.
L'élément poutre de support 50 comporte également sur sa face supérieure une partie ayant un profil en « T » permettant l'engagement d'un élément comportant une rainure complémentaire.
Pour permettre la fixation d'un platelage, on peut par exemple utiliser une barre de jonction 51 qui vient s'encastrer dans l'élément poutre de support 50. La barre de jonction 51 permet de part et d'autre de celle-ci de fixer la pose de lames de plancher 52. Ces dernières s'enclenchent sur leurs largeurs entre la poutre de support 50 et la barre de jonction 51 .
Dans un autre mode de réalisation, les caractéristiques des poutres de support
50 et barres de jonction 51 peuvent être combinées en une unique poutre positionnée sur au moins deux nœuds adjacents 40, voire trois ou plus, et comprenant un profilé spécifique permettant, entre autres, la fixation de platelage. L'élément d'accrochage 44 propose donc la pose d'éléments de platelages 52 sur leur largeur entre 2 rangées de nœuds 40 adjacentes comportant chacune une barre de jonction 51 .
La figure 8 représente un module structural utilisé pour la réalisation d'une plateforme formée de lames de plancher 52 portées par les poutres de support 50. Dans cette configuration, la poutre de support 50 peut être également utilisée pour la fixation de poutres de rive 53 disposées aux extrémités du platelage. Il est possible de superposer aux poutres de rives 53, d'autres éléments, tels que du type garde- corps 54, escalier 55, rampe d'accès (non représenté), auvent (non représenté), permettant ainsi la réalisation de structures polyvalentes.
La figure 9 illustre un module et sa vue schématique de dessus.
Comme représentées, les barres 10 sont disposées dans des rangées parallèles 1 1 , et des rangées 12 parallèles, perpendiculaires auxdites rangées 1 1 . Les nœuds périphériques 40a (comportant une unique liaison à une barre 10) disposés aux extrémités des rangées de barres 1 1 , définissent deux côtés 13 du module.
De même à chaque extrémité de rangées de barres 12, on définit deux côtés 14 du module.
Les côtés 13, 14 sont donc définis par un ensemble de nœuds périphériques 40a reliés par des câbles 20, disposés dans un même plan vertical, orthogonal aux rangées de barres 1 1 , 12 auxquelles ces nœuds 40 a sont connectés.
Sur la partie inférieure de la figure, les nœuds périphériques 40a ont été représentés par des cercles pleins (nœuds noirs), tandis que les nœuds intérieurs (nœuds 40b) ont été représentés par des cercles vides (nœuds blancs).
Pour chaque côté 13,14, on détermine le nombre de nœuds 40a en position haute, appartenant donc à la nappe supérieure, et le nombre de nœuds 40a en position basse, appartenant donc à la nappe inférieure.
Quand le nombre de nœuds 40a en position haute est majoritaire, le côté est dit « + », dans le cas inverse, le côté est dit « - ».
Le module structurel élémentaire illustré sur la figure 10a est un module de structure à 4x4 mailles avec en partie supérieure :
deux nœuds aux extrémités «+ » ;
un seul nœud aux extrémités « - ». On a représenté sur la partie droite de la même figure un réseau de poutres support 50 utilisé sur ces nœuds.
Ces poutres sont toutes parallèles entre elles et s'étendent selon la direction Δ1 reliant l'un et l'autre des deux nœuds des extrémités « - ». Sur la figure, la direction Δ2 est perpendiculaire.
L'assemblage de modules de structures identiques, comme représenté en figure 10b, s'effectue en juxtaposant bord à bord, un côté « + » d'un module, avec un côté « - » d'un autre module. Cet assemblage permet de mettre en correspondance les modules de façon complémentaire, on obtient donc un assemblage bord à bord où les nœuds 40a des nappes supérieures et inférieures d'un module sont placés en vis-à-vis respectivement des nœuds 40a des nappes inférieures et supérieures de l'autre module structural.
Dans le cas où l'on utilise des modules de structure du type de ceux de la figure 10a, l'assemblage se fait sous les conditions suivantes :
- Condition C1 : toute bordure parallèle à Δ1 correspond à une extrémité de type « + » de son module et comporte 2 nœuds d'appui sur sa nappe supérieure ;
Condition C2 : la liaison entre deux modules se fait par alignement de 3 nœuds : un nœud d'une extrémité « - » de l'un des modules et deux nœuds d'une extrémité « + » de l'autre module ; la mise en place et fixation d'une poutre sur les nœuds ainsi alignés assure l'assemblage, ainsi que sur les autres nœuds des modules et la rigidification de la structure obtenue ;
Condition C3 : un module dont des extrémités « - » sont parallèles à Δ1 , l'une de ces extrémités au moins constituant une bordure de la structure assemblée, est envisageable dès lors que ledit module est encadré par deux autres modules ce qui permet de supporter ladite bordure. Les nœuds 40a des différents modules étant identiques (dans leur principe) et sous condition que les modules aient une géométrie spatiale identique dans le positionnement des nœuds, les modules sont reliés entre eux par l'intermédiaire du système avec ridoir pour relier les nœuds 40a en vis-à-vis. Sur leurs bords d'assemblage, au moins un nœud 40a de la nappe supérieure d'un premier module est en liaison par le système de ridoir avec un nœud 40a de la nappe inférieure d'un second module, les deux nœuds 40a étant en vis-à-vis.
De façon plus générale, un module avec une structure de maille donnée (espacement entre les nœuds 40 d'une nappe) peut s'assembler bord avec bord avec un autre module présentant la même structure de maille, Ainsi, les deux modules peuvent s'assembler suivant un bord présentant des nœuds complémentaires entre les deux modules (les nœuds 40a des nappes supérieures et inférieures d'un module étant placés en vis-à-vis respectivement des nœuds 40a des nappes inférieures et supérieures de l'autre module structural). Dans le cas des figures 10a et 10b„ les modules assemblés sont tous identiques (en l'occurrence, des modules 4x4 mailles). Des modules de maillage différents peuvent également être assemblés entre. C'est ce qu'illustrent les figures 10c et 10d. Les dimensions des modules structuraux élémentaires peuvent en effet être très variées dans la limite de leur poids, qui doit être compatible avec portabilité.
L'assemblage de plusieurs modules bord à bord permet ainsi, de manière simplifiée et peu coûteuse en main-d'œuvre, la réalisation de plateformes d'architectures multiples (par exemple, figures 10b et 10d).
De plus, des modules de différentes hauteurs peuvent être combinés pour s'adapter à la morphologie du terrain. La structure du module et la disposition des nœuds 40 offrent donc une grande flexibilité quant aux possibilités de réalisations (voir par exemple figures 10c et 10d).
L'assemblage entre différents modules peut être également stabilisé et renforcé par la pose d'éléments de platelage entre les différents modules structuraux.
La figure 1 1 représente la pose d'élément de platelage sur les nœuds 40a de deux modules juxtaposés bord à bord.
On procède donc à la pose d'une poutre de support 50, telle que décrite précédemment, sur les éléments d'accrochage 44 des nœuds 40a, de préférence la poutre de support repose sur au moins 2, voire 3 nœuds 40a.
Le côté d'assemblage présente dans un même plan vertical une alternance de nœuds 40a du premier et du second module, la poutre de support 50 repose donc au moins sur un nœud 40a de la nappe supérieure du premier module et un nœud 40a adjacent de la nappe supérieure du second module, ce qui a pour avantage de rigidifier l'assemblage.
Ainsi, la liaison entre différents modules structuraux peut être effectuée d'une part grâce aux tendeurs 30 entre les nœuds 40a complémentaires des modules, et d'autre part, par les éléments de platelage qui permettent de renforcer et assurer une stabilité de l'assemblage.
Ces éléments de liaison permettent également de limiter le nombre d'appuis au sol de la structure assemblée. Sur la figure 1 1 , on illustre la possibilité pour le module M1 de s'appuyer sur deux points au sol 43 qui sont propres au module, et en un troisième point par la jonction avec le module adjacent M2. Le module M1 qui arrive à la jonction avec un seul nœud 40a en partie inférieure s'appuie sur le module adjacent M2 par suspension à l'aide d'un ridoir. Le module M2 qui a deux nœuds 40a en partie inférieure au niveau de la jonction peut s'appuyer sur le sol en quatre points 43, et soutient le module adjacent M1 par son nœud 40a en partie supérieure. Ledit module M1 par la liaison avec ridoir 33 s'appuie donc sur le module M2.
De ce fait, l'assemblage de deux modules reposera sur 6 appuis au sol, l'assemblage de trois modules, 8 appuis, etc. Le nombre d'appuis au sol d'une structure assemblée reste ainsi limité.
La figure 12, illustre l'assemblage de modules M1 et M2 de hauteurs différentes. Les modules diffèrent par les dimensions des câbles avec ridoir 30, et par les dimensions et l'inclinaison des câbles périphériques 20b, 20c et des barres 10. Les dimensions des câbles 20 sont identiques dans les deux modules. Ainsi, l'assemblage entre les deux modules est possible car ils comportent le même maillage dans le plan horizontal (espacement entre les nœuds 40 d'une nappe). Ce maillage identique permet de faire correspondre sur un bord d'assemblage, les nœuds 40a du module M1 avec les nœuds 40a du module M2.
La figure 13 illustre la réalisation d'une plateforme par l'assemblage d'une pluralité de modules M1 à M4. Lesdits modules peuvent être de dimensions différentes. Ladite plateforme comporte 10 appuis au sol par le biais des éléments d'assise 43.
Ainsi, le simple ajout de modules élémentaires, pouvant être de dimensions quelconques en longueur, largeur et hauteur, permet de réaliser différentes configurations spatiales.
L'avantage d'utiliser des modules est dans la répétitivité de l'assemblage par connexion des nœuds 40a complémentaires d'un module à l'autre. Contrairement aux cellules élémentaires dont les structures monolithiques sont formées par rajout de proche en proche d'éléments structuraux, le système selon l'invention réalise une structure monolithique avec un nombre réduit d'assemblages de modules structurellement indépendants, de formes et de hauteurs variables, et géométriquement complémentaires.
La structure ainsi composée bénéficie d'un avantage certain en termes de robustesse puisqu'une défaillance locale resterait limitée au module concerné.
Chaque module forme, à l'état plié, un fagot d'un seul tenant, aisément transportable et stockable dans un volume réduit et, à l'état déployé, une structure rigide supportant un platelage délimité et pouvant recevoir de nombreux équipements indépendants (garde-corps, escaliers, rampes, etc.).
En fonction du dimensionnement des barres et des câbles justifiable par code de calcul simple, chaque module est limité à une masse de 40 kg et peut reprendre des charges d'exploitation jusqu'à 500 kg/m2 ce qui est exigé par exemple dans le cas de gradins démontables.
Ainsi, la structure répond à deux contraintes souvent opposées : légèreté et performance mécanique.
La forme des modules permet, par juxtaposition et liaison, la constitution d'une structure monolithique de cheminements de toutes longueurs et de configurations spatiales variées.
En zone littorale, la structure porteuse peut être implantée en semi-immersion afin de constituer une plateforme de hauteur adaptée permettant l'accessibilité à des zones de baignade et la pratique d'activités nautiques en toute autonomie. Le système étant léger, son impact sur l'environnement du site d'implantation est quasi nul, celui-ci étant restitué dans son état originel après démontage.
Les figures 14 et 15 illustrent une autre solution possible pour la réalisation du platelage, à partir du module élémentaire M pliable/dépliable.
Cette structure est constituée d'une grille de tenségrité M d'un jeu de béquilles 101 et d'un jeu de plaques de platelage 102 rapportées sur la structure.
La grille de tenségrité M est une grille classique formée de barres 1 10 correspondant aux éléments comprimés, d'éléments de liaison en tension (câbles tendeurs, etc ..) 120 reliant un ensemble de nœuds 140 sur lesquels les barres 1 10 sont articulées de façon pliable/dépliable.
Les béquilles 101 sont de deux types : des béquilles 101 a de bord et des béquilles 101 b de coin. Les béquilles de bord 101 a sont des béquilles verticales qui s'étendent entre un nœud 103b de bordure en nappe inférieure du module élémentaire M et le nœud 140e de bordure correspondant en nappe supérieure du même module élémentaire M, distinct d'un nœud de coin (nœud 140c) de ladite structure.
Les béquilles de coin 101 b sont constituées de deux barres 104b et 105b qui s'étendent en V à partir d'un même nœud de coin 103 en nappe inférieure.
Ce nœud 103 est verticalement en regard d'un nœud 140b immédiatement voisin d'un nœud de coin 140c, ces nœuds étant rajoutés à la nappe supérieure afin d'offrir 4 points de support aux plaques de platelage dans cette zone.
L'une des barres (barre 104b) s'étend verticalement entre le nœud 103 et le nœud 140b.
L'autre barre (barre 105b) s'étend de façon oblique entre le nœud 103 et le nœud de coin 140c.
Elle assure ainsi une reprise d'effort vertical par rapport au nœud de coin 140c. Deux câbles 106a et 106b s'étendent horizontalement entre les nœuds 140b et 140c, et entre 140b et 140d, assurant la reprise d'effort horizontal par rapport au nœud de coin 140c.
Différents modules structuraux (grilles supports) sont bien entendu possibles pour des platelages de type plaques comme présentés à la figure 16. Ils doivent néanmoins être d'un maillage égal ou supérieur à 3x3.
La colonne A) de la figure 16 donne plusieurs exemples de modules, tandis que la colonne B) illustre l'ajout de béquilles et l'ajout de nœuds support en bordure.
La colonne C illustre quant à elle le platelage réalisé à l'aide de plaques appuyées sur les nœuds par leurs quatre coins.
La figure 17 montre l'assemblage bord à bord sur des modules de taille minimum (3x3), les nœuds supérieurs de chaque module se complétant en alternance. La figure 18 illustre un assemblage réalisé à partir de deux modules élémentaires M1 et M2 du type du module M illustré sur les figures 14 à 16. Dans cet assemblage, les béquilles de coin des deux modules élémentaires
M1 et M2 sont supprimées, seules subsistant dans ce plan des béquilles de bord 101 a. Les béquilles de coin 101 b sont en outre maintenues, aux coins de chacun des deux modules élémentaires M1 et M2, dans les autres plans de bordures (plans perpendiculaires).
La figure 19 illustre quant à elle différents types de maillage pour le module élémentaire structural : 4x4 (M4x4), 3x3 (M3x3), 3x6 (M3x6) ou à mailles variables (Mv sur une structure 3x6).
Dans la structure qui vient d'être décrite, les poutres support ne sont pas nécessaires. Les éléments de platelage - qui sont en l'occurrence des plaques - viennent directement en appui sur les nœuds, lesquels comportent des éléments d'accrochage adaptés à cet effet.
Les figures 20a et 20b illustrent un mode de fixation des plaques de platelage sur les nœuds.
Dans ce mode fixation - qui n'est donné ici qu'à titre d'exemple - les nœuds 140 comportent chacun plusieurs picots (en l'occurrence quatre) pour recevoir les coins des plaques 102. Après mise en place des plaques, un capot de maintien 106 est rapporté au-dessus du nœud 140 à l'intersection de quatre plaques, sur la face supérieure de celles-ci et est vissé sur ledit nœud 140.
De telles structures permettent une meilleure connectique au niveau de la mise en place du platelage.
La figure 21 représente un module structural utilisé pour la réalisation d'une plateforme formée de plaques 102 portées par les nœuds de nappe supérieure. Dans cette configuration, les nœuds de bord et de coin peuvent être également utilisés pour la fixation d'autres éléments, tels que du type garde-corps 54, escalier 55, rampe d'accès (non représenté), auvent (non représenté), permettant ainsi la réalisation de structures polyvalentes.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Ensemble mécanique à structure de tenségrité,
caractérisé en ce que
« il comprend au moins deux modules à structure de tenségrité pliables/dépliables comprenant chacun une pluralité de barres (10) et une pluralité de nœuds (40) sur lesquels les barres (10) sont articulées ;
• des nœuds d'un même module étant, lorsque ledit module est déployé, répartis selon deux plans parallèles et reliés deux à deux par un élément de liaison en tension perpendiculaire auxdits plans, chaque module comportant au moins un nœud de bord d'assemblage situé dans l'un des deux plans et sans vis-à-vis dans ledit module dans l'autre plan, ce nœud étant adapté à être positionné au droit d'un nœud de bord d'assemblage d'un autre module adjacent et à être relié à celui-ci par un élément de liaison en tension ou en compression perpendiculaire aux plans des nœuds de ces deux modules, et en ce que des nœuds (40, 40a ; 140) du plan supérieur des modules comportent des éléments d'accrochage (44) adaptés pour la fixation, sur plusieurs nœuds de bord d'assemblage positionnés le long d'un même bord d'assemblage et appartenant alternativement à l'un et l'autre des deux modules adjacents,
d'éléments de platelage (102), ou d'éléments supports (50) destinés à supporter lesdits éléments de platelage.
2. Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte au moins une poutre de support pour recevoir un élément de platelage, ladite poutre étant destinée à être fixée sur plusieurs nœuds (40) successifs appartenant alternativement à l'un et l'autre des deux modules adjacents, lesdits nœuds comportant des éléments d'accrochage en saillie (44) adaptés pour la fixation de ladite poutre de support (50).
3. Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte un jeu de béquilles (101 ) destinées à être mises en place sous des nœuds du plan supérieur des modules.
Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'une liaison en tension (30) comporte un ridoir (33) reliant deux câbles (34,35) fixés par l'intermédiaire d'anneaux de fixation (41 ) à des nœuds (40a) positionnés au droit l'un au- dessus de l'autre.
Structure support caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble mécanique selon l'une des revendications précédentes dont plusieurs modules sont déployés et disposés de façon à être adjacents, chacun de ces modules comportant au moins un nœud de bord d'assemblage qui est positionné au droit d'un nœud de bord d'assemblage d'un autre module adjacent et qui est relié à celui-ci par un élément de liaison en tension perpendiculaire aux plans des nœuds de ces deux modules, ladite structure comportant en outre des éléments de platelage s'étendant entre modules successifs.
Structure support selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'elle comporte une ou plusieurs poutres de support (50) glissées sur des éléments d'accrochage en saillie (44) que portent les nœuds (40) des modules.
Structure support selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'elle comporte des barres de jonction (51 ) de lames de plancher (52) fixées sur les poutres de support (50).
Structure support selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'une pluralité de lames de planchers (52) est disposée entre deux rangées parallèles de nœuds (40) successifs et en ce que lesdites lames de planchers (52) s'engagent sur chaque extrémité latérale entre une barre de jonction (51 ) et une poutre de support (50) fixées sur chacune desdites rangées parallèles de nœuds (40) successifs.
Structure support selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des poutres de rive (53) fixés le long d'au moins un côté d'un ou plusieurs module(s), sur les éléments d'accrochage de nœuds.
10. Structure support selon la revendication 5, caractérisée en ce que les éléments de platelage sont des plaques accrochées sur les nœuds des modules.
1 1 . Structure support selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un jeu de béquilles destinées à être mises en place sous des nœuds du plan supérieur des modules.
12. Structure support selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce qu'elle comporte des béquilles de bord qui s'étendent verticalement au droit de nœuds distincts des nœuds de coin du module.
13. Structure support selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce qu'elle comporte des béquilles de coin dont au moins une partie s'étend entre un nœud de coin du plan supérieur et un nœud du plan inférieur verticalement en regard d'un nœud immédiatement voisin dudit nœud de coin dans ledit plan supérieur.
14. Structure support selon l'une des revendications 5 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des garde-corps (54) et/ou rampes ou escaliers d'accès (55) fixés sur des nœuds (40).
15. Procédé de montage d'une structure support selon l'une des revendications 5 à 13, comportant les étapes suivantes :
- juxtaposition de modules de tenségrité pliables/dépliables comprenant chacun une pluralité de barres (10), une pluralité de nœuds (40) permettant l'articulation des barres (10), de sorte que deux modules adjacents comportent des nœuds (40a) d'extrémité positionnés l'un au-dessus de l'autre dans un plan vertical ;
mise en place d'un élément de liaison en tension ou en compression entre lesdits nœuds d'extrémité (40a) des deux modules adjacents ;
mise en place sur les modules d'éléments de platelage ou d'éléments supports destinés à supporter lesdits éléments de platelage.
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