Maquette d'étude d'une méthode de construction de dôme géodésique

Les structures géodésiques sont fascinantes mais se heurtent souvent à une complexité de construction. La connexion entre entre chaque segment est le problème le plus compliqué à régler.

Le plus souvent, une pièce spécifique est utilisée pour assurer la connexion. : http://www.domerama.com/dome-basics/geodesic-dome-hub-connectors/

Cela augmente les coûts car il s’agit souvent de pièces spéciales ou augmente le nombre d’étapes. La qualité des fixations pose aussi question car nombre de solutions reposent sur une vis enfoncée dans le sens du fil du bois.

Une méthode courante consiste à utiliser des tubes en acier, de les écraser, de les percer pour les boulonner à la fin. Cette méthode a l’avantage de ne pas nécessiter de connecteur spécifique mais elle requiert un nombre d’étape important, le choix de l’acier qui est assez cher à l’achat.

Mon idée est couper les segments selon un angle qui permette à la fois de retrouver l’angle entre deux faces de la géode mais aussi d’appuyer les segments l’un contre l’autre. C’est une méthode qui n’est pas originale mais qui n’est pas la plus courante car il faut toujours régler la question des connecteurs.

La partie originale de mon projet est que plutôt que de visser les segments à une pièce centrale,j'ai pensé à faire un trou dans les segments et y passer un collier de serrage qui permettrait de serrer les segments les un contre les autres. Il serait possible de construire une structure démontable si seuls les colliers tiennent la structure ou solide si les segments sont en plus visés et collés ensemble.

Dans l’idée les segments pourraient être faits de tasseaux ou de planches, rendant la matière première abordable et la structure solide dans le sens de la compression sans être trop épaisse.

Ainsi, la préparation des pièces pourrait être faite rapidement et avec des outils courants et peu chers : scie à onglet, perceuse et colliers de serrage. Il existe des collier de serrage inox à vis de grand diamètre dont le prix est très abordable.

J’ai testé deux configurations, l’une avec un seul biseau, l’autre avec deux. Le biseau unique est plus simple à faire et facilite le renforcement avec des vis mais il a montré d'autres lacunes.

J’ai réalisé des maquettes avec une imprimante 3d pour ce que ça pourrait donner. J’ai fait un icosaèdre plus simple à construire, toutes les pièces étant identiques et un dôme géodésique 2V. Le trou pour le collier de serrage est aligné avec le centre de la zone de contact. Sur mes maquettes, il est excentré hors de la ligne de chaque segment car la rigidité du collier nécessite un diamètre assez important. Pour un dôme grandeur nature, cet effet d'échelle devrait disparaître et le trou pourrait facilement être simplement percé dans l’épaisseur de chaque segment. Il serait sans doute possible de percer deux trous pour utiliser deux colliers et avoir un ensemble plus stable.

Le biseau unique est plus simple à faire mais à tendance à laisser un trou au milieu de chaque sommet. En effet, le collier de serrage passant perpendiculairement au travers de chaque segment tend à équilibrer les longueurs de chaque côté. J’ai expérimenté des trous en diagonale pour compenser le phénomène mais cela va contre l’objectif d’une méthode de construction simple et facile. Il est même possible que ce trou soit un atout, on pourrait l’utiliser pour fixer des éléments depuis l’intérieur du dôme par exemple et il facilite la solidification avec des vis par exemple. Ce décalage serait peut-être pas si perceptible à une échelle plus grande.

Sur les maquettes, j’ai opté pour le double biseau afin que les segments soient le mieux connectés possible.

La maquette est encore trop petite pour valider correctement la solidité d’un structure tenue par la tension d’un collier de serrage mais elle a permis de valider la possibilité de monter une structure en serrant progressivement les colliers.

Sur le grand modèle aucune colle n’est utilisée. Il y a malgré tout du jeu au niveau de chaque sommet. Toutefois, comme le modèle est un icosaèdre avec 5 segments reliés à chaque sommet, il est plus difficile d’augmenter la tension. Par ailleurs le collier de serrage en nylon est encore trop rigide pour la taille de la boucle et il est difficile de le serrer au-delà d’une certaine force. Un problème qui peut-être ne se poserait pas sur une structure plus grande et un collier à vis.

Le petit dôme est plus illustratif qu’autre chose, la colle étant nécessaire pour le faire tenir. Il a également permis d’étudier la forme que devraient avoir les segments qui touchent le sol.

Par manque de place, rien d'envisagé pour le moment.