Un pont solide et léger.. en carton

[invitedcfa2657]

Bonjour à vous tous, alors voila, avec des amis nous avons décidés de nous lancer dans la construction d'un pont en carton, à la fois léger mais résistant.

En effet, il devrait pouvoir supporter une charge approximative de 40kg (minimum)

Nous avons déja pensé à plusieurs projets: en trapèze, avec beaucoup de segments pour diviser les forces, avec une base en bol, etc.

Mais rien de vraiment concret, juste des idées.

Que conseilleriez-vous comme structure? L'important étant la meilleur manière de diviser les forces appliquées sur le pont.

Merci d'avance
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[Jaunin]

Bonjour,
Pourriez-vous nous en dire plus sur votre pont en carton, longueur, largeur, une base en bol...?
Salutations.
Jaunin__

[invitedcfa2657]

Description du projet: On demande de réaliser une maquette de structure en carton collé. La structure devra rester à l'intérieur d'un parallélépipède rectangle de dimensions 600 x 300 x 300 mm. En outre, la structure sera telle qu'elle permettra d'y déposer, de manière stable, une plaque rigide de 300 x 300 mm utilisée pour la mise en charge.

La maquette sera posée sur quatre blocs de bois de 50 x 50 x 50 mm comme illustré sur la figure. La hauteur maximale de la structure est de 300mm. Cette dernière sera essayée jusqu'à la ruine par application d'un effort vertical agissant au centre de la plaque de répartition.

Ce sont les règles que nous allons suivre pour notre projet

Par "en bol" j'imagine la face plane du pont reposant sur une série de bol dont la cavité est orientée vers le bas.

[invite1a7050d5]

Je suggère un pavé plein de dimmension 300x300x600 mm
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Bon je vais au lit

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite53b4d664]

Bonjour,

Votre idée de "bol" est d'utiliser l'effet de "coupole" ou d'arc afin de faire travailler votre matériau en compression et non en flexion. Pourquoi vous embêter à réaliser des bols (chose peu aisée) quand de concevoir un pont avec deux arcs en compressions liés par des traverses serait bien plus simple?

Avez vous d'autres contraintes que celles exposées plus haut?...sinon la strucutre proposée par Minouchon rentre dans votre cahier des charges. Et j'imagine que ce n'est pas ce qui est recherché.

Cordialement,

[invitedcfa2657]

Non nous n'avons pas vraiment d'autres restrictions. Nous allons développer l'idée des arcs en compressions.

Si possible, pourriez-vous joindre une image (un dessin rapide à la main pour voir de quoi il en retourne?)

Merci d'avacne à tout le monde

[invitedcfa2657]

double post à supprimer^^

[invitedcfa2657]

petit up. Un des membres du groupe a imaginé ceci:



Tout au long du pont, à l'intérieur de la structure, se trouverait des "accordéons". Selon lui, ce type de structure en accordéon pourrait supporter des forces. Qu'en pensez-vous?

Merci d'avance (vos idées sont les bienvenues)

[invite983ba83d]

il ya peut etre une exploitation de la structure "nid d'abeille", j'ai entendu quelque part que c'est assez résistant...déja présente dans certain carton il me semble.

Comme autre contrainte, je pense que le pont doit être le plus léger possible et/ou peut encombrant non?

Car sinon, Minouchon a LA solution..

[invite9ebc477a]

Qu'entendez-vous pas "pavé plein" ? Il y aurait moyen d'avoir de plus ample informations et si possible une petite illustration ? :$

[invitedcfa2657]

oui ce que Minouchon dit est bon, mais il doit être:

léger
résistant
Esthétique (je n'avais pas précisé)

Par pavé plein je crois qu'il entend un bloc comme sur l'image du message précédent le sien. Non?

[invite9ebc477a]

oui surement que ce doit être cela. J'avais également pensé pour le nid d'abeille, plusieurs personnes m'ont confirmer que c'étais plus tôt solide

[invite53b4d664]

Bonsoir,

Certes cette structure permet une bonne résistance. C'est le principe des structures en "nid d'abailles" (ou NIDA) on en trouve dans l'aéronautique par exemple (remplissage de pâles d'hélicoptères). Cela permet de rigidifier une structure en restant léger.

Ce procédé n'est je le crains pas adapté à votre problématique. Car vos "accordéons" vont certes avoir une bonne résistance en compression au vu de leur hauteur mais votre strutcture va travailer en flexion et la plaque en bas va avoir bien du mal. Il est vrai qu'un "vrai' NIDA va rigidifier l'élément en flexion mais cela demande une réalisation autrement plus soignée que ce que vous pourrez faire. Vous allez vous compliquer la vie, avoir certes une structure très légère mais je doute qu'elle soit au final très résistante...désolé. Ce n'est pas une mauvaise idée d'utiliser un remplissage type NIDA pour optimiser le gain en masse mais ce ne serait à mon avis pas adapté au projet.

Si je vous propose de concevoir un arc c'est que l'effet d'arc est salvateur. On fait travailler le matériau en compression et non en flexion. Les voûtes utilisent l'effet d'arc (cathédrales, coupoles), les ponts ont commencé par utiliser l'effet d'arc... Et ils continuent, les ouvrages récents ne sont pas en reste.Bien sûr il faut que la portée entre appuis soit relativement faible pour ne pas avoir une énorme arche mais cela se prête tout à fait à votre problème. Cet effet permet de concevoir des structures particulièrement efficaces... Autre exemple: les barrages voûtes, si fins et pourtant supportant des pressions hydrostatiques gigantesques. On ,ne peut se permettre de retenir une telle charge avec si peu de matériau que parce qu'on le fait travailler en compression. Il serait tout bonnement impossible d'imaginer un barrage qui reprenne en flexion le chargement des voûtes comme celles des grands barrages suisses.

Bref Je ne saurai que vous conseiller d'opter pour une variante faisant appel à l'effet d'arc.

Cordialement,

[invite0324077b]

sur ton image on ne peut pas lire toute les cote : surtout la plus importante la portée du pont

mais si c'est a l'echelle avec les autre cote ca parait facile

empile des couche de carton ondulé pour faire les 300mm autorisé

si ces couche ne sont pas collé ca va plier mais si elle sont bien collé ca fera un bloc rigide qui tiendra le coup largement

une structure en arc bien etudié serait plus elegante que le gros bloc , mais quel est le but ?

pour ne pas compter que sur la colle tu fais le pont avec des rectangle de carton de 300mm de haut pose cote a cote ca sera encore plus sur

[invite53b4d664]

Bonsoir,

Eh bien le but vous l'avez soulevé vous même:

une structure en arc bien etudié serait plus elegante que le gros bloc

et le "cahier des charges" dit...

léger
résistant
Esthétique (je n'avais pas précisé)

Cordialement,

[invitedcfa2657]

ramza166, et si nous combinions les deux systèmes (nid d'abeille+arc)

Comme ceci



Les structures en arc entre parenthèses ne sont pas obligatoires, mais je pensais les mettre pour rediviser les forces sur les côtés.

Qu'en pensez-vous?

[invite9ebc477a]

je trouve que les 2arcs entre parenthèse sont une bonne idée.

[invite53b4d664]

Bonjour,

Je comprends que votre structure en nid d'abeille vous soit chère mais elle n'est pas aussi efficace à mon avis que ce que vous imaginez.
Pour ce qui est de votre "pavé" qui en fin de compte est un élément de répartition de la charge mieux maudrait, si vous souhaitez gagner en poids faire des éléments en rainure (envoyez moi votre mail par mp je vous ferai un dessin) à 90° plutôt qu'une mauvaise imitation du NIDA (qui sera de plus difficilement réalisable).
Enfin, votre idée de mettre en place deux arcs autour de l'arc principal n'est pas idiote (vous voulez renvoyer la charge concentriquement) mais elle n'est pas excellemnte non plus (vous ramenez un effort ponctuel et affaiblissez tout de même votre structure). Un système de simple dalle de répartition suffira selon moi d'autant que sur votre portée, la charge ne s'applique que sur 30 cm et je vois mal 3 arcs se caser la dedans. Il me semble d'autre part que vous ne concevez une structure qu'à une travée...ou vouliez vous disposer les arcs secondaires?

Si vous voulez optimiser les performances de votre structure, je vous conseille de vous limiter à un seul arc

Cordialement,

[invitedcfa2657]

Bien bien, merci à vous tous pour vos réponses

[invite9d80872b]

Shigeru ban à réalisé cela en tubes, dans le gard, mais son lego est tenu par des fixations métaliques. et certainement un bon logiciel pour le calcul des forces de crémona .

[invite0ef28b34]

Bonjour,

Je suis en PSI* et mon sujet de TIPE porte justement sur le pont en carton. J'ai vu votre discussion à propos du pont en carton alors je me suis permi d'y répondre. J'ai modélisé un pont sur solidworks c'est une sorte de composée entre un pont a hauban et un pont arc. Je voulais utiliser deux types de carton, du carton bois et du carton ondulé double épaisseur, qu'en pensez-vous? Existerait-il des logiciels permettant de modéliser un pont avec les caractéristiques du carton mais aussi les différentes forces s'appliquant sur le pont et ainsi faire une estimation qu'en a la charge qu'il pourra supporter?

Merci d'avance.

[Jaunin]

Bonjour, Alpha06190,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Vu la date du sujet, vous auriez dû un créer un nouveau, mais bon.
J'avais déjà fait des recherches sur les caractéristiques du carton, mais je n'avais pas trouvé grand chose.
Ces données sont nécessaires pour pouvoir faire une simulation.
Si votre pont est en cao, si vous pouvez faire un fichier.STEP, il est possible d'en faire une simulation.
Cordialement.
Jaunin__

[invite0ef28b34]

J'en ai crée un nouveau de sujet mais personne n'a répondu.Il est sur le forum des TIPE et comm je le fait avec un ami c'est lui qui l'a posté (son surnom c'est luludwig83 ou quelquechose comme ça). Je ne suis pas très calé en informatique et les fichiers .STEP je ne sais pas ce que c'est. Pouvez-vous m'en dire davantage svp

Cordialement

[invitefbc58bad]

Bonjour,

Je pense que la meilleure facon d'équilibrer les charges, surtout lorsque la structure ne possède pas de matériau résistant, est de faire travailler la matière en traction / compression. Cela parait bête mais il faut éviter au maximum les effets de flexion...

Une fois cela considéré, meme un carton de faible résistance à priori permettra de reprendre de grosses charges.
Pour exemple, prenez une feuille de papier, enroulez la en cylindre et essayer de la tordre dans le sens de sa longueur => un jeu d'enfant, elle se plie tout de suite. Maintenant posez la verticalement et mettez des disques d'halteres dessus... Vous allez etre surpris par la charge qu'elle reprend! au moins 13Kg à elle toute seule et encore elle lâche en flambement...

De nombreux inventeurs et artistes avaient bien compris ce phénomène utilisé maintenant en construction mécanique. La tour Eiffel, les grues de chantier, les tours EDF sont de bons exemples... Le treillis pardis !

=> la difficulté réside selon moi dans l'assemblage des barres de cartons les unes aux autres.
Mais après, avec un poids faible et des caractéristiques mécaniques à faire rigoler l'aluminium elles pourront supporter plusieurs dizaines de Kg sans broncher. Je suis persuadé qu'avec du scotch tout simple et de la dextérité dans les mains on peut faire ca bien!

PS: le fichier STEP est un fichier CAO standard d'échange utilisé par de nombreux modeleurs. Prenez le votre et votre assemblage, enregistrer l'ensemble en STEP et après on peux l'ouvrir avec bcp de choses (SolidWorks, Catia, ProEngineer, meme Productview je pense !)

Cordialement

[invite9d80872b]

Bonjour
quand vous aurez trouvé les plans , il faudra s'interroger sur la qualité du carton qui est fait avec une multitude de matériaux, des bois plus ou moins agés avec des fibres plus ou moins longues . En général plus le carton doit contenir qqc de cher plus il sera de bonne tenue (emballage de motos, pare brises pour les essais, couleur marron foncé et brillant sur les deux faces s'il est calendré ou sur une seule face s'il est frictionné sur une seule face). vous pourrez voir le site de schmulb, bricoleur de génie qui s'est penché sur les systêmes de cloisonnage. Et pour un autre appercu de l'utilisation de l'ondulation voir aussi www.chapeaumagique.net
bien à vous
p-h