Conception et construction d'une structure en tenségrité

Details

Supervisors

Latteur, Pierre

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil des constructions, à finalité spécialisée

Abstract

frLa tenségrité est un concept d'origine architecturale qui permet de lier des éléments en compression maintenus en équilibre par des câbles tendus. Ce principe présente de nombreux avantages (faible apport en matière première, flexibilité, potentiel de déploiement, résilience et aspect visuel) mais reste difficile à appréhender dans le domaine du génie civil en raison du manque de prédiction dans la transmission des efforts et de l'influence des scénarios de précontrainte. Ce mémoire, consacré à la réalisation d'une structure en tenségrité, s'inscrit dans la continuité d'une série de travaux réalisés à l'UCLouvain. Il vise à remédier aux différents problèmes existants et à faire évoluer le phénomène étudié dans la construction. Le projet consiste en une structure en acier inoxydable composée de trois pieds qui se rejoignent en clé de voûte à 3 mètres de hauteur, l'ensemble étant composé de 18 barres et de 81 câbles. L’architecture d’apparence légère et gracieuse crée un espace exploitable de 8 mètres carré au sol. Le système a été réfléchi pour être facilement démontable et flexible à d’éventuelles modifications. Les assemblages, au nombre de 36, sont détachables et conçus pour accueillir les câbles à l’aide d’œillets soudés au préalable. Le design est généré directement à partir du plug-in Muscle dans Rhinoceros-Grasshopper. Un scénario complet de précontrainte est mis en place pour des cas de chargement précis : la structure peut soutenir jusqu’au double de son poids. Une fois la construction achevée, les résultats du logiciel sont vérifiés par des tests expérimentaux et des outils d’instrumentation avancés, tels que la motion capture et la fibre optique. Cette structure a pour vocation de servir de support à des études approfondies, grâce à la possibilité de modifier de nombreux paramètres structuraux. Tensegrity is a concept originating in architecture that allows elements under compression to be held in equilibrium by tensioned cables. This principle offers numerous advantages (low raw material input, flexibility, deployment potential, resilience, and visual appeal) but remains difficult to grasp in the field of civil engineering due to the lack of predictability in the transmission of forces and the influence of prestressing scenarios. This thesis, devoted to the construction of a tensegrity structure, is part of a series of studies carried out at UCLouvain. It aims to remedy the various existing problems and to advance the phenomenon studied in construction. The project consists of a stainless steel structure composed of three legs that meet at a keystone 3 meters high, the whole being composed of 18 bars and 81 cables. The light and graceful architecture creates a usable space of 8 square meters on the ground. The system has been designed to be easily dismantled and flexible to possible modifications. The 36 assemblies are detachable and designed to accommodate cables using pre-welded eyelets. The design is generated directly from the Muscle plug-in in Rhinoceros-Grasshopper. A complete prestressing scenario is set up for specific loading cases: the structure can support up to twice its weight. Once construction is complete, the software results are verified by experimental testing and advanced instrumentation tools, such as motion capture and fiber optics. This structure is intended to serve as a basis for in-depth studies, thanks to the possibility of modifying numerous structural parameters.