Brevet FR2074804A1 — publié le 19711008

La présente invention concerne les éléments de construction ou éléments structurels en bois ou matériaux analogues, tels que les poutres ou madriers ou les panneaux creux, ainsi que les constructions utilisant ces éléments. On a déjà proposé des panneaux de construction creux de différents types, tels que ceux décrits par exemple dans les brevets des Etats-lnis d'Amérique N0 3 181 659 et 3 344 574, dans lesquels des feuilles ou plaques parallèles espacées formant parement sont reliées par des pièces-entretoises intercalaires, S'étendant latéralement, dont certaines parties sont encastrées ou noyées dans les feuilles de parements respectives. On peut citer, à titre d'exemple de construction utilisant des panneaux creux de ce genre, celle décrite dans le brevet des Etats-Unis d'AnXrique N 2 193 550. Un but de l'inrention est de créer de nouveaux éléments de construction formés par des produits de la foret, tels que des éléments en bois. Un autre but de l'invention est de créer une construction de type nouveau utilisant des éléments formés par des produits de la forêt, par exemple en bois. L'invention est matérialisée dans un élément de construction comportant deux feuilles ou plaques en bois disposées à une certaine distance l'une de l'autre et maintenues selon cet écartement par au moins une pièce-entretoise intercalaire s'étendant transversalement aux feuilles et présentant des organes de fixation en saillie pénétrant dans des orifices correspondants de la feuille ou plaque conjuguée. Un panneau creux formant élément de construction suivant l'invention comporte deux feuilles du type précité maintenues drs des positions parallèles et espacées par au moins deux pièces entretoises intercalaires. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La fig. 1 est une vue partielle en perspective éclatée montrant une partie d'une poutre ou d'un panneau suivant l'invention La fig. 2 est une vue en perspective éclatée d'une construction simple réalisée à partir de panneaux creux suivant 1' in- mention. La fig. 3 est une vue en coupe éclatée montrant plus en détail la manière dont les éléments formant la construction visible sur la fig. 2 aont assemblés. La fig. 4 est une vue horizontale par la ligne 4-4 en fig .2 montrant un mode d'assemblage de deux panneaux creux. La fig. 5 est une vue en coupe horizontale par la ligne 5-5 en fig. 2 montrant la manière dont un angle de la construction est réalisé. Les fig. 6 et 7 sont des vues en plan analogues montrant une partie d'un panneau afin d'illustsr des modes de fabrication de pièces-entretoises intercalaires munies de bords formant tenons. La fig. 8 est une vue en perspective éclatée d'un tenon et d'une mortaise conjuguée. Les fig. 9 et 10 sont des vues en coupe respectives par les lignes 9-9 et 10-10 en fig. 8. Si l'on se reporte plus spécialement à la fig. 1 on voit qu'on a représenté un élément structurel QU élément de construction suivant l'invention comportant deux feuilles de contreplaqué planes similaires 10, disposées parallèlement à une certaine distance l'une de l'autre. Ces feuilles sont maintenues dans o.t- te relation au moyen d'une pièce-entretoise intercalaire Il s'é- tendant transversalement aux deux feuilles. Plus spécialement, cette pièce-entretoise s'étend perpendiculairement aux faces planes des feuilles.Les deux bords les plus longs de la pièce-en tretoise s'appliquent contre les feuilles correspondantes et chaque bord est muni sur toute sa longueur d'une rangée uniforme correspondante d'organes de fixation en saillie 12 de section droite rectangulaire, uniformément espacés et de mimes dimensions qui peuvent s'engager étroitement, de préférence par encastrement à force, dans une rangée correspondante d'orifices 13 m*- nagés dans les feuilles associées et les traversant complètement. Suivant un mode de réalisation particulier préféré de pan nean areux, tel que visible sur la fig. 2, trois pièces-entretoi- ses droites 11 parallèles et uniformément espacées, sont intercalées entre les deux feuilles ou plaques parallèles espacées 10, les deux pièces-entretoises extérieures étant écartées des bords respectifs des feuilles, mais il va de soi que l'on peut utiliser un nombre de pièces-entretoises -supérieur i-troi8 selon les caractéristiques du bois employé pour former ces pibces-en- tretoises et les feuilles, et selon les caractéristiques requise pour le panneau creux résultant.Bien que l'on ait représenté des pièces-entretoises parallèles et rectilignes, il semble que d'qutres configurations puissent Titre utilisées pour former ces éléments; de même, il n'est pas essentiel que les feuilles 10 soient planes et (ou) parallèles entre elles. Le contreplaqué constitue un matériau particulièrement judicieux enroue d'une utilisation pour la réalisation d'éléments de construction suivant l'invention, étant donné qu'il est fabriqué selon des tolérances étroites en ce qui concerne sa longueur, sa largeur son épaisseur, etc., et qu'il est dimensionnellement plus stable, dans des conditions ambiantes variables, que par exemple du bois d'oeuvre non traité. La résistance structurelle des feuilles de contreplaqué dépend bien entendu des caractéristiques des plis individuels de celui-ci et de la colle qui sert à réunir ces plis.On remarquera qu'un pli de bois brut tel qu'il est utilisé dans le contreplaqué a une résistance et une stabilité dimensionnelle maxima dans une direction parallèle à la direction du grain, et que cette résistance est habituellement un multiple de celle obtenue transversalement à cette direction du grain. On remarquera à l'examen des fig. 8 à 10, sur les dessins annexés, que les organes de fixation en saillie 12, qui traversent au moins deux plis de la feuille associée, servent de clavettes mécaniques, de potelets ou de tenons, afin de verrouiller les pMa à travers lesquels ils s'étendent, de façon rigide l'un par rapport à l'autre (en plus de la fixation assurée par la couche de colle intermédiaire), en fournissant ainsi une résistance structurelle maximum à partir des plis de bois. Jusqu'ici, lors du calcul des caractéristiques physiques d'un ensemble en contreplaqué, on a toujours considéré que les facteurs de limitation supérieurs concernant la résistance, la stabilité, etc., sont définis par la résistance relativement faible des plis ou couches de bois intermédiaires, dans la direction transversale au grain des deux couches externes ou faces. Cette supposition est maintenant bien enracinée, à un degré tel que ce facteur est dénommé dans cette technique par un terme spécial; à savoir "résistance au cisaillement par roulement". Dans les éléments de construction suivant l'invention, cette résistance au cisaillement par roulement ne constitue plus un facteur de limitation.En particulier, on remarquera que les organes de fixation en saillie traversant complètement le panneau assurent une fixa tion mécanique efficace des deux plis extérieurs parallèles espacés au moyen d'un grand nombre de clavettes, potelets ou tenons et ménagent ainsi une capacité structurelle maximum pour chaque feuille de contrenlaqué et, par suite, pour la construction à laquelle cette feuille de contreplaqué est incorporée. Ainsi, on a constaté que les panneaux creux suivant l'invention peuvent être soumis 8. des contraintes Eui provoqueraient au moins une défaillance locale et (ou) partielle, et mtme peut être une défaillance totale à l'intérieur et (ou) entre les plis d'un panneau dans lequel cette résistance au cisaillement par roulement constitue un facteur limitatif. J'invention est applicable également à des constructions dans lesquelles les feuilles de contreplaqué sont constituées par deux minces couches de bois brut écartées l'une de l'autre, réunies par une âme ou un noyau en matière amorphe à résistance re nativement faible (par exemple formant un panneau aggloméré) ou dans lequel l'ensemble de la feuille est constitué par du bois traité de façon convenable afin de présenter une stabilité dimensionnelle relative. Le procédé préféré pour former les orifices ou mortaises constitue à opérer par poinçonnement, en utilisant un poinçon et une matrice conjuguée, généralement du type utilisé pour l'estam- page des métaux. Il est désirable d'obtenir une forme précise pour ces orifices, afin qu'sils entourent étroitement les languettes, clavettes ou tenons conjugués, pour supprimer tout jeu entre les éléments et pour obtenir une capacité structurelle maximum. D'une façon en soi remarquable, on a constaté qu'une telle opération, réalisée avec un poinçon et une matrice présentant les tolérances ou jeux usuels, donne un orifice qui n'a pas des côtés rectilignes, mais qui au contraire va en diminuant de section vers l'intérieur dans le sens de déplacement du poinçon. Si l'on se reporte aux fig. 9 et 10 et si le poinçon se déplace vers le haut en regardant le dessih, l'orifice formant mortaise va alors entre plus large du côté d'entrée du poinçon que sur son côté de sortie par rapport la partie enlevée. Les angles de conicité ou d'inclinaison O et D indiqués- sur les fig. 9 et 10 sont exagérés pour plus de clarté, mais dans la pratique ils sont de l'ordre de 2 à 60. On utilise de préférence ne résultat inattendu pour la mise en oeuvre de l'invention, en veillant & ce que les tenons soient munis d'angles de conicité correspondants, afin qu'ils s'engagent étroitement dans les mortaises conjuguées sur la totalité de leur hauteur. Un certain déchirement des fibres superficielles semble inévitable, mais on constate que ceci se produit principalement sur la face qui vient en contact avec les pièces-entretoises intercalaires, de sorte que ce déchirement est par suite caché i la vue. Pour certains modes i réalisation, l'engagement ou l'embof- tement à force du grand nombre de tenons dans les mortaises con Juguées suffit pour fournir la résistance structurelle désirable pour la poutre ou le panneau, mais habituellement, il est préférable de prévoir des moyens de fixation additionnels, par exemple en utilisant une colle ou un ciment convenable, ou bien des drus. Un procédé préféré pour la fabrication de pièces-entretoises munies de tenons Il est visible sur les fig. 1 et 6. Selon ce procédé, on opère par poinçonnement pour produire, dans un pannes de grandes dimensions, des rangées de trous 14 dont la largeur est un peu supérieure (de la valeur correspondant à la voie de l'organe de coupe) au double de la hauteur des tenons 12, en découplant ensuite le panneau le long de lignes qui passent par le milieu des trous 14 telle que la ligne À-A (lignes A-A et B-B) sur la fig. 1), pour former des pièces entretoises de hauteur correspondante, les parties du panneau situées entre les trous 14 constituant maintenant les tenons 12.Un autre processus est représenté sur la fig. 7, dans laquelle la ligne de coupe C-C s'étendant entre les deux parties Il est telle que les tenons d'un bord d'une pièce entretoise soient enchevêtréss avec ceux du bord voisin. Ainsi, une ligne de coupe peut être produite en utilisant par exemple une fraise à grande vitesse munie d'une lame de coupe de forme appropriée. Quand les tenons sont produits par une opération de poinçonnement ou de cisaillement analogue, ils tendent à présenter une certaine dépouille dans le sens du poin çonnement, et de préférence les tenons alternés sont produits à partir des faces opposées pour éviter une déformation correspondante de la poutre ou du panneau résultant. La conicité des tenons peut Autre produibe par une opération de sablage en continu. On se reportera maintenant plus spécialement aux fig. 2 à 5 pour décrire le mode d'assemblage d'une construction simple ré enlisée o à partir de panneaux creux suivant l'invention. Le mode d'assemblage utilisé pour des constructions plus complexes appa rattra aisément aux techniciens spécialisés dans ce domaine. La construction comprénd des panneaux formant planchers 15, des panneaux formant murs ou cloisons 16 et des panneaux formant plafonds 17, le plancher, les murs et le plafond comprenant chacun deux panneaux de ce genre disposés côte à côte, leurs bords coopérant par aboutement. Des organes de liaison convenables, destinés aux bords aboutés, sont représentés sur la fig. 4. Ils comprennent, suivant le mode de réalisation considéré deux pannes 18 qui sont fixées sur les bords intérieurs des deux panneaux. Quand les panneaux sont réunis, ces pannes recouvrent les bords intérieurs des panneaux aboutés et peuvent etre fixés sur ceux-ci par exemple au moyen de colle ou de clous. Les bords ouverts des panneaux formant planchers sont refermés par une piNce de recouvrement 19 comportant une partie plus étroite 20 qui est emmanchée à force entre les deux panneaux et une partie plus large 21, dont la largeur est suffisante pour recouvrir les bords bruts du panneau cette pièce de recouvrement étant fixée de façon permanente au moyen de colle et (ou) de clous, suivant les besoins. D'autres tronçons de pièces de recouvrement 19 sont fixés le long des parties marginales supérieures des panneaux formant planchers 15 et constituent des organes de support, de fixation et de positionnement pour les bords inférieurs des panneaux formant les murs 16, qui sont em manchés à force en place et qui sont fixés de façon permanente. Les orifices nécessaires pour former les fenttres et les portes peuvent être ménagés entre des panneaux voisins ayant la forme et la taille requises, bien qu'un orifice destiné à former une petite fenttre puisse être découpé directement dans l'un des panneaux. Dans chaque cas, les bords ouverts des panneaux peuvent cistre refermés par des pièces de recouvrement et le bâti usuel de entre ou de porte peut être fixS sur eux par les moyens classiques. Un angle est forme à l'endroit où deux murs se rejoignent à angle droit comme visible sur la fig. 5 par fixation d'une pièce 23 sur le bord vertical d'un panneau formant mur 16, cette pièce 23 étant emmanchée à force entre les panneaux for-' niant le mur 16, le bord ouvert du panneau abouté étant fermé par une bande de recouvrement 19. D'autres bandes de recoivreent sont fixées sur les partiFs marginales supérieures des panneaux formant plafond 17 et reçoivent une pièce cunéiforme -bPgéciale 24 > qui est fixée sur la face inférieure des panneaux formant le toit 25, cette pièce 24 servant au montage des panneaux formant le toit selon l'inclinaison désirée par rapport à l'horizontale. tes bords des panneaux 25 formant le faite du toit sont munis de pièces respectives 26 qui sont reliées par une pièce formant tenon 27 engagée dans des mortaises conjuguées 28, cette pièce formant tenon étant fixée dans une mortaise par exemple par collage et dans l'autre mortaise au moyen de clous 29. Lors de la réalisation d'une construction à deux étages, un second jeu de panneaux formant murs peuvent être placés entre les panneaux formant le toit et le plafond. On comprendra maintenant que les panneaux suivant l'invention peuvent être assemblés de façon rapide et économique, pour constituer une ossature de construction telle qu'une maison d'habitation ou un chalet. Les finitions interne et externe usuelles peuvent être appliquées aisément sur les panneaux, mais dans certaines applications, il suffit que ces finitions soient formées par une couche de peinture destinée à recouvrir de façon étanche et à protéger le bois contre les intempéries. Â titre d'exemple du rapport résistance/poids élevé d'un panneau creux suivant l'invention, on peut spécifier qu'un panneau creux particulier, ayant une longueur égale à 2,40 m et une largeur de 60 cm, réalisé à partir de contreplaqué de pin à trois plis d'une épaisseur de 8 mm environ, les pièces-entretoises intercqlaires Il ayant une hauteur de 15cl, pèse environ 16 kg, soit environ 17 kg/m2 de surface de construction.Ce panneau a été supporté à ses extrémités au moyen de poutrelles s'étendant sur toute la longueur des petits côtés, sur une largeur ou profondeur de 25 mm seulement. ta hauteur et la largeur des tenons étaient bien entendu égales à l'épaisseur du matériau, c'est-àdire à 8 nini environ, tandis que leur longueur était égale à 25 mm environ et qu'ils étaient placés à des intervalles de 25 mm, ces tenons étant collés dans les mortaises en utilisant de la colle blanche ordinaire. t' application progressive d'une charge de 2500 kg de blocs de ciment sur le panneau a provoqué une flèche progressive correspondante, mesurée en son centre, étale au maximum à 10 mm environ. ta charge a été maintenue pendant huit jours et, lorsqu'elle a été enlevée, le panneau est revenu à sa forme initiale avec un affaissement ou une flèche de déformation permanente négligeable. Bien que l'invention ait été décrite plus spécialement dans sont application à la formation d'une poutre ou de panneaux creux, les techniciens spécialiss dans ce dondaine comprendront qu'elle peut être appliquée également à la fabrication d'autres élément. de construction. Par exemple, on conçoit qu'un panneau creux de section droite appropriée, placé de champ, constitue une colonne à quatre faces présentant un rapport résistance/poids élevé. Une colonne à trois races ou un autre élément analogue peut être obtenu en réunissant directement les deux feuilles espacées l'une avec l'autre, le troisième c8té étant constitué par la piece-en- tretoise intercalaire. On peut bien entendu utiliser plus de quatre c8tés pour la production de tels éléments suivant l'invention. Ces colonnes ou montants peuvent entre utilisés séparément ou d'une autre manière pour réunir ensemble deux autres feuilles ou plaques, la liaison entre les éléments formant la colonne et les feuilles étant identique à celle utilisée pour les éléments constituant la colonne elle-mSme. D'autres modifications pleurent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVND I CATIONS 1. Elément de construction, caractérisé en ce qu'il comprei deux feuilles ou plaques de bois disposées à une certaine distance l'une de l'autre et maintenues dans cette relation par au moins une pièce-entretoise intercalaire s'étendant transversalement à ces feuilles et présentant des organes de fixation en saillie engagés dans des orifices correspondants de la feuille respective conjuguée. 2. Elément de construction suivant la revendication 1, ca caractérisé en ce que ces orifices traversent complètement les feuilles correspondantes et les organes de fixation en saillie ont une longueur suffisante pour traverser également de facon cotplètelisdits orifices. 3. Elément de construction suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est formé par un panneau creux dans lequel les deux feuilles sont maintenues dans la relation. précitée par au moins deux pièces-entretoises intercalaires, chaque pièce-entretoise présentant des organes de fixation en saillie s'étendant sur chacun de ses bords et coopérant avec une feuille correspondante. 4. Elément de construction suivant la revendication 1, ca caractérisé en ce que les bob de la pièce-entretoise ont une forme crénelée sur la totalité de leur longueur, les organes de fixation en saillie étant uniformément espacés les uns des autres et ayant d'une façon générale une section droite rectangulaire. 5. Elément de construction suivant la revendication 3, ca caractérisé en ce que les bords de la pièce-entretoise ont une forme crénelée sur la totalité de leur longueur afin de constituer des organes de fixation en saillie formés par des tenons qui sont uniformément espacés l'un de l'autre et qui ont une section droite de forme générale rectangulaire. 6. Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les orifices sont produits par poinçonnement dans les panneaux respectifs, de façon à les traverser complètement, et ont une forme conique ou pyramidale augmentant de section droite depuis la face interne de la feuille correspondante vers sa face externe. 7. Elément de construction suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les organes de fixation en saillie ont une forme conique ou pyramidale afin de s'engager étroitement dans les orifices aonåuguds. 8. Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que les panneaux et les pièces-entretoises sont en contreplaqué, les orifices étant formés par poinçonnement dans les panneaux conjugués afin de les traverser complètement et ayant une forme conique ou pyramidale augmentant de section droite depuis la face interne de la feuille correspondante, vers sa face externe. 9. Elément de construction suivant la revendication 8, Ca- ractérisé en ce que les organes de fixation en saillie ont une forme conique ou pyramidale afin de s ' engager étroitement dans les orifices conjugués. 10. Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les deux feuilles de bois de l'élément sont réunies directement entre elles par une feuille munie d'organes de fixation en saillie s'ngageant dans des orifices correspondants de l'autre feuille. Il. Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il est formé par une colonne creuse destinée à 'étendre en les reliant entre deux autres éléments;