1 ENSAPM – Département Transitions – Séminaire de recherche – Année 2016-2017 L’assemblage de construction temporaire : Cas des structures déployable FENG Zhenhui Etudiant à ENSA Paris-Malaquais, séminaire du recherche département Transition RÉSUMÉ. De notre époque, grâce au développement technique et informatique, l’application de structure pliable est vaste qui peut être appliqué dans de nombreux domaines. Grace aux ses transférabilité et mobilité , ses applications dans le domaine architectural amène la réduction de l’impact environnemental. Autrement, le désir de construction temporaire cause aussi le gaspillage important de ressources, et aussi le présent de migrant en Europe est de plus en plus important, et ils dorment souvent sous la tente légère et fragile. Pendant les années 50, la création de modè le de dôme géodésique par B. Fuller, sa construction nous permet d’économiser les matériaux afin de construire facilement un abri. Ce type de tente est souvent difficile àmonter àcause de joints qui est difficile a construire. Dans mon travail, je recherche le principe de structure pliable pour avoir plus de possibilité d’aménagement de fabrication de dôme géodésique. Ces expérimentations ont é té é laboré àpartir des travaux de KENGO KUMA qui a proposé un pavillon fait par plusieurs parapluies. En analysant les cinématiques des différentes structures et ses assemblages à proposer plusieurs essais en analysant ses caractères et ses possibilités des applications comme les ré férences. MOTS CLÉS : système déployable, abri, transformation, articulation, construction temporaire, dôme, géodésique.
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1 ENSAPM – Département Transitions – Séminaire de recherche – Année 2016-2017
L’assemblage de construction temporaire :
Cas des structures déployable
FENG Zhenhui
Etudiant à ENSA Paris-Malaquais, séminaire du recherche département Transition
RÉSUMÉ. De notre époque, grâce au développement technique et informatique, l’application de structure pliable est vaste qui peut être appliqué dans de nombreux domaines. Grace aux ses transférabilité et mobilité, ses applications dans le domaine architectural amène la réduction de l’impact environnemental. Autrement, le désir de construction temporaire cause aussi le gaspillage important de ressources, et aussi le présent de migrant en Europe est de plus en plus important, et ils dorment souvent sous la tente légère et fragile. Pendant les années 50, la création de modèle de dôme géodésique par B. Fuller, sa construction nous permet d’économiser les matériaux afin de construire facilement un abri. Ce type de tente est souvent difficile à monter à cause de joints qui est difficile a construire. Dans mon travail, je recherche le principe de structure pliable pour avoir plus de possibilité d’aménagement de fabrication de dôme géodésique. Ces expérimentations ont été élaboré à partir des travaux de KENGO KUMA qui a proposé un pavillon fait par plusieurs parapluies. En analysant les cinématiques des différentes structures et ses assemblages à proposer plusieurs essais en analysant ses caractères et ses possibilités des applications comme les références. MOTS CLÉS : système déployable, abri, transformation, articulation,
construction temporaire, dôme, géodésique.
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1 Introduction
Il existe de certaines constructions temporaires en structures différentes qui
ont causé beaucoup de gaspillage de ressources car inutilisable en cas de
démontage. Les possibilités de réutilisation des matériaux ou transformation
de la forme est devenue mon point d'intérêt, cas elles nous permettent d’éviter
ces gaspillages.
C’est pour cette raison que je commence mon travail qui s’est basé sur la
recherche de systèmes pliables. Les systèmes pliables sont caractérisés par
leur mise en œuvre rapide et leur démontage facile pour une réutilisation
ultérieure. Mais la plupart des applications dans le domaine architectural sont
limitées en raison de leurs instabilités. J’observe que le désir de transformation
de l’espace devient de plus en plus fort au fil du temps. Dans cette recherche,
nous développerons premièrement la présentation de l’ensemble des systèmes
pliables ou déployables pour comprendre les principes structuraux et leurs
compositions structurales en analysant certains exemples. Ensuite, nous
comparerons les différences entre ces types de structures pliables/ déployables.
Ainsi, nous pourrons avoir les connaissances de base pour comprendre leurs
caractéristiques et leurs applications.
Ensuite, j’analyserai, et expliquerai des recherches plus détaillées sur le
système de tenségrite, qui présente de nombreux atouts dans de multiples
domaines d’application.
Enfin, à la lumière de mes recherches sur l’existence de constructions
temporaires et de ces analyses, nous pourrons en déduire leurs avantages, et
leurs inconvénients, afin de proposer un nouveau type de structure.
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2 Présentation générale des systèmes pliables
2.1 Introduction
La plupart de systèmes pliables sont faciles à installer, démonter et transporter.
Grâce aux ces avantages, on comprend bien l’intérêt d’application de ces
systèmes présente depuis de longtemps et à travers le monde entier. Par
exemple les tentes, les yourtes (Fig. 2), les tipis (Fig. 1) [1], etc. Ces abris
mobiles, véritables maisons transportables, sont les plus anciennes formes de
structures pliables apparues sur Terre il y a fort longtemps, bien avant que les
peuples nomades ne se sédentarisent.
Figure 1 Tipis du nomade indien Figure 2 Yourte de Mongolie
Pendant des siècles, plusieurs structures déployables à petite échelle de travail
manuel ont été construites aussi, comme parapluies, chaises, éventails, le lit
pliant, etc. De plus, l’application dans le domaine aérospatial, comme
Deployable Space Antenna[2] (Fig. 3) et Solar panel deployment system [3]
(Fig. 4), qui se sont développés depuis les années 1960. En ce moment,
l’application dans le domaine militaire est également présentée et vaste.
L’objectif de cette application en architecture peut généralement se définir en
deux objectifs. Le premier vise à créer rapidement une construction
temporaire et dans certain cas, il peut se démonter facilement et se réutiliser.
Son adaptabilité importante pour changer sa forme selon notre désir ou le
changement d’environnement comme l’écart de température ou l’orientation
solaire, est le deuxième objectif de l’application en architecture.
Figure 3 Deployable Space Antenna of ETS-VII par JAXA,1975 Figure 4 Solar
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3.2.3 Géométrie de dôme géodésique de F3 en 5/8 de sphère
La composition de barre de F3 en 5/8 de sphère a 3 types différents, dans la
figue, la couleur en rouge(A), en bleu (B), en verte(C) représente les différents
types de barres. (Fig. 22)
Figue 22 répartition de typologie des barres en plan
Nous avons 165 barres dans l’ensemble de la structure. Par rapport de nœuds
dans la structure, nous avons 3 types différente de nœuds, le nombre de nœuds
est 61. Et nous avons 105 surface de triangles.
Nœuds :61
- 15x4-direction
- 6x5-direction
- 40x6-direction
Barre :165
- Ax30
- BX55
- CX80
Surface :105
A-A-BX30
B-C-CX75
Selon le calcul, nous pouvons avoir la dimension quand notre Diamètre=R,la construction de Hauteur=59.38%R
3.3 1ème expérimentation
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Dans cette expérience, je choisis la barre en bois avec les joints métallique afin de faire la 1ème expérimentation. Dans ce cellule, nous avons 2 types de joints pliables principaux. (Fig. 23) Le sommet de cellule connecte avec 6 barres. (Fig. 24) En milieu de barre au bas, nous avons un joint de pivot qui nous permet de déploiement. Ce cellule a 2 types de déploiement qui nous permet de varier le mode de stockage si nous avons besoins. (Fig. 25)
Figure 23 le schéma de composition et deux types de joints principaux
Figue 24 plan de sommet de cellule
Figue.25 La cinématique de cellules
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Résultats et Analyse : Pendant cette expérience, nous pouvons observer plusieurs points
remarquables. 1. En ajoutant la force au sommet de cellule, les joints au bas sont retournés
à cause d’un joint pliable.
2. Instable de joints roulant, le système de control des joints est obligé qui
nous permet de s’arrêter la possibilité de roulant des joints. Nous pouvons
voir le Figue, nous avons trop de liberté de l’angle roulant, celui est la raison
d’instabilité de l’ensemble du système. (Fig. 26)
Figue.26 la cinématique de sommet de cellule 3. Dans cet abri, nous avons nombreux des éléments libres qui mère à la
faiblesse de l’ensemble de structure.
4. l’angle spécial de joints qui se relie avec deux types de parapluie. (J’avais
le fait comme le forme de l’hexagone)
Le temps de fabrication de ce cellule m’a appris 2 jours, nous pouvons donc
calculer si nous avons besoins de fabriquer un dôme entier, nous devrions faire
au moins de 2 semaines à la main.
3.4 2ème expérimentation
Pris les expériences de la première
expérimentation, afin de simplifier
la cellule des dromes, tous les
triangles d’hexagone approchent le
pentagone en formant un cellule
principe. (Fig. 28) A partir ce
cellule, nous développons 3
typologies en réduisant les
triangles. (Fig. 27) Tous les
cellules peuvent être plié afin de
diminuer l’espace de stockage et la
pression de transport. Figue.27 Mode de déploiement
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Figue.28 Plan de l’ensemble de dôme
Limite de ce forme :
Comme la première expérimentation, l’ensemble de la structure est encore
un peu fragile. Il se bouge facilement par toucher la somme de cellule.
Comme la configuration, quand nous avons rencontré la force au sommet, le
dôme va être déformé facilement. 6 sommets à coté se déplacent vers le
sommet à haut. (Fig. 29)
Figue.29 déformation après ajouter une force
Mode d’aménagement : à partir les travaux de Buckminster (Fig. 30), nous
ajoutons les barres métalliques au sommet des celles
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Figue.30 Palais des sports de paris développé la conception de Buckminster par Pierre Dufau en 1959
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Nous pouvons observer que la déformation de l’ensemble de dôme est moins
visible dans le Fig. 31
Figue.31 déformation après l’aménagement de structure
La barre métallique charge une partie de force et la transmettre vers le sol, ce
qui réduire le niveau de déformation de dôme. En même temps, les sommets
est fixé par la liaison des barres métaux,
Autrement, c’est génial en ajoutant les barres pour créer les triangles. Mais
le niveau de production se rend plus compliqué et nous n’avons pas besoins
forcément les cellules car c’est les barres qui se charge les forces.
3.5 3ème expérimentation
À écrire
4 Conclusion
À écrire
5 Bibliographie
[1] EL SMAILI, Ali (2004) Système légers pliables/ dépliables : cas des
systèmes de tenségrité, Programme d’étude. Th. doct. : Mécanique, Génie
Mécanique, Génie Civil : Poitiers : Univ. Montpellier II
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[2] http://space.skyrocket.de/doc_sdat/ets-8.htm
[3]Seamus curran (2015), Portable, self-sustained solar deployment,
University of Houston
[4]Alan L. Britt, Haresh Lalvani (2000), Symmetry as a Basis for
Morphological Analysis and Generation of NASA-Type Cubic Deployables.