Brevet FR2060145A1 — publié le 19710618

La présente invention concerne des perfectionnements à la fabrication d'éléments de charpente utilisables notamment dans la construction et concerne plus particulièrement une poutre composite. On utilise notamment dans la construction des poutres ou éléments porteurs aptes à.recevoir un jeu de planches formant plancher ou cloison. Ces éléments porteurs sont traditionnellement formés de poutres de bois ou solives sur lesquels sont rapportés et solidarisés par cloutage ou tout autremoyen approprié les éléments de cloisonnement ou de plancher. On sait cependant que pour supporter les charges et pour résister au flambage, de telles poutres en bois plein doivent etre prévues avec une section importante ; l'utilisation de telles poutres trouve donc rapidement une limite car on ne peut accroître la section de la poutre au delà d'une certaine valeur le poids de la poutre elle meme étant une source de flambage. On a donc été amené à utiliser des éléments de poutraison ou armature support de plancher en métal profilé présentant une meilleure résistance mécanique ; cependant les poutrelles métalliques ne permettent pas une solidarisation facile et rapide, par exemple par cloutage, des éléments de cloisonnement, plancher ou lattes supportés par 11 armature Pour cette raison on a encore réalisé des poutres composites associant une armature ou me métallique à des éléments rapportés en bois aptes à recevoir par cloutage ou agrafage les planches ou panneaux de surface ainsi solidarisés de façon rapide et définitive sùr les éléments d'armature. Cependant les poutres composites de ce type cherchant à allier les qualités de résistance mécanique d'une armature métallique et les commodités de fixation des matériaux fibreux cloutables ou agrafables sont de formes complexes et partant coûteuses ; en effet la solidarisation de l'élément fibreux sur l' me métallique nécessite l'emploi soit de boulonnement, soit de contre-plaques enserrant l'élément en bois ou encore formant avec l'amie métallique une fente à chicane apte à recevoir un cloutage solidarisant 1' élément en bois rapporté au dessus et/ou au dessous de la poutrelle métallique. L'invention vise à réaliser un élément de poutraison ou d'armature spécialement adapté à constituer un élément support utilisable dans la construction pour la réalisation de planchers, cloisons, fermes de toiture ou autre et présentant une structure composite alliant les avantages de résistance mécanique et de légereté des armatures métalliques et les commodités de fixation par cloutage ou agrafage des structures en matériaux fibreux, la poutre selon l'invention étant en outre d'une construction simple et économique et prestentant une solidité et une résistance au flambage renforcée par rapport aux produits similaires antérieurs. L'invention concerne une poutre ou élément d'armature porteur pour le b ti- ment du type composite, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une âme formée d'une lame métallique et associée à au moins deux tasseaux de bois solidarisés sur-l'une et/ou l'autre de ses faces. Selon une forme préférentielle l'amie métallique monopièce est associée à quatre tasseaux disposés longitudinalement de chaque côté et sur chaque bord de la lame métalliqué, la - poutrelle ainsi conformée ayant une section en forme de I, deux tasseaux adjacents placés de chaque côté de la lame métallique et sur un même bord formant une aile. Dans cette forme de réalisation et selon encore une caractéristique de l'inven- tion, les deux tasseaux adjacents disposés sur un même bord sont prévus débordant légèrement par rapport au niveau de l'arête latérale de la lame métallique située ainsi en retrait par rapport au plan de l'aile formée par les deux tasseaux adjacents. Cette dernière caractéristique permet de réaliser une poutre dont le plan support supérieur et/ou inférieur n'est pas en contact avec l' me métallique, laquelle n'affleure pas au niveau de ce plan; on évite ainsi un contact direct entre les éléments de cloisonnement ou de plancheiage et l' me métallique de la poutre support, contact qui créerait un pont thermique. Selon une autre forme de réalisation la lame métallique centrale est associée à deux tasseaux en bois disposés chacun de chaque côté de la lame métallique. Selon encore une variante la lame métallique centrale est associée à deux tasseaux longitudinaux disposés sur une meme face de la lame et de préférence sur chaque bord de cette face. Selon une autre caractéristique de l'invention, la lame métallique est prévue avec des nervures de raidissement améliorant sa résistance au flambage. La solidarisation des tasseaux de bois sur- la lame métallique peut etre réalisée par tout moyen, Par exemple cette opération peut être réalisée par cloutage ; les demandeurs ont constaté en effet qu'il était possible de clouter par exemple deux tasseaux adjacents disposés de chaque côté de la lame emprisonnée entre eux; le clou de grande dimension ayant traversé un tasseau vient porter sur la lame, qulil traverse facilement en provoquant une perforation éclatée dans la paroi de la lame ; en effet le clou guidé par le tasseau qu'il a déjà traversé est fermement maintenu en position et ne subit pas de torsion; après avoir perforé la lame métallique, le clou finit de se ficher dans le tasseau opposé.L'éclatement de la lame métallique sous la poussée du clou pénètre dans le tasseau opposé et accroît encore la solidarisation de la lame et de ce tasseau. Un clou est fiché dans le sens opposé et l'ensemble est ainsi solidarisé par un jeu de clous fichés alternativement par une face et par l'autre des deux tasseaux adjacents. Selon une autre caractéristique la lame métallique est prévue dans les sones destinées à recevoir le ou les tasseaux solidarisés sur l'une ou l'autre de ses faces avec des pointes ou picots venus de découpe dans le corps même de la lame métallique et repliée à angle droit ainsi aptes à pénétrer dans chaque tasseau en assurant sa solidarisation sur la lame métallique. Dans ce dernier cas l'assemblage des tasseaux sur la lame à picots découpés peut etre effectué par passage sur un jeu de rouleaux calibrés de façon convie nable et assurant par pression l'insertion des picots ou pointes dans le corps des tasseaux. Facultativement le passage sur les rouleaux d'assemblage des tasseaux peut assurer par la même passe ltexécution des nervures de raidissement sur la lame métallique. L'invention s'détend aussi aux procédés de fabrication décrits ci-dessus en vue de la réalisation d'une poutre conforme aux caractéristiques précédemment définies. Selon encore une caractéristique de l'invention l' me métallique de la- poutrelle est prévue avec des ajourages de toute forme appropriée et apte à permet tre le passage de canalisations gaines ou conduites cheminant derrière les cloisonnements ou platelage de surface ou encore le passage d'une coulée dè béton dans lequel l'armature est noyee. Plus particulièrement les ajourages sont conformés à partir d'éléments découpe pés dans le corps de la lame métallique et repliés à angle droit. De préférence et selon cette dernière caractéristique, les lignes de pliage des éléments découpés sont disposées parallèlement à l'axe longitudinal de la poutrelle, les éléments repliés étant ainsi aptes à constituer des butées ou cales maintenant en place des éléments intérieurs de cloisonnement. L'invention s'étend encore aux murs, cloisons et planchers réalisés à partir d'éléments d'armature ou poutrelle comportant une ame formée d'une lame métallique monopièce associée à des tasseaux latéraux-formant ailes ltensem- ble ayant une section en I i les poutrelles étant associées à des éléments de surfaçage formant panneaux ou plancheiage extérieur sur l'une et/ou l'autre des deux faces. Plus particulièrement l'invention concerne un mur de cloisonnement ou mur de refend comportant une armature constituée d'une âme métallique monopièce disposée perpendiculairement par rapport au plan du mur ou cloison et associée à des tasseaux de bois longitudinaux solidarisés sur l' me métallique, 'ensemble ayant une section en I dcnt l'ame est formée par la lame métallique et les ailes par quatre tasseaux longitudinaux, l'armature comportant extérieurement et de chaque côté des panneaux ou un plancheiage de surfaçage, les lames métalliques comportant des ajourages intérieurs formés d'éléments découpés et repliés à angle droit, le mur ou cloison comportant des panneaux intérieurs bloqués en position entre les tasseaux des armatures et les éléments des lames métalliques repliés, deux panneaux intérieurs se faisant face définissant entre eux un espace creux formant coffrage perdu, ce dernier recevant une coulée de béton traversant les armatures par les évidements pratiqués dans la lame centrale et formant une structure continue pour l'ensemble du mur ou dois on. Une autre application des poutrelles selon l'invention concerne encore la rea- lisation d'un plancher autoporteur comportant une armature formée de poutre les à section en Iront l'ame est formée d'une lame métallique associée à quatre tasseaux -longitudinaux formant les ailes, les poutrelles étant recouvertes par un platelage formant plancher ou sous plancher supérieur, un voutain en matériau léger étant interposé entre deux armatures voisines en prenant appui sur les tasseaux inférieurs, l'espace creux défini par les voutains inférieurs et le platelage supérieur étant rempli d'un béton léger. Facultativement le plancher autoporteur ci-dessus reçoit un platelage ou un jeu de panneaux inférieurs solidarisés par cloutage ou agrafage sous les tasseaux inférieurs des armatures et formant plafond d'un étage inférieur. L'invention permet ainsi de réaliser un élément porteur pour la construction présentant des caractéristiques techniques inattendues. Les conditions économiques de la fabrication conforme à l'invention sont remarquables puisque les matériaux de base sont particulièrement simples et économiques-; on part en effet d'une bande découpée dans un feuillard d'acier sans formage ni travail particulier, bande qui peut pour les besoins du transport ou de la manutention être enroulée sur elle même. Les tasseaux de bois sont de type courant et auront tout profil ou section appropriée et de préférence quadrangulaire. La poutrelle réalisée conformément à l'invention s'est révélée présenter des propriétés notamment sur le plan de la résistance au nambage tout à fait exceptionnelles et pour un poids considérablement inférieur aux poutrelles métalliques connues la poutrelle de l'invention offre une possibilité de portée très supérieure et-surprenante. En outre l'élément porteur conforme à l'invention est bien fixé dans sa forme et ne subit pas de retrait ou de déformation due au travail du matériau ; il est prévu avec une hauteur inférieure aux armatures composites formées d'un fer en I-associée à deux semelles terminales en matériau fibreux ce qui permet de gagner de précieuses dizaines de centimètres en hauteur dans les constructions, à étages notamment, ce gain de quelques centimètres en hauteur se répercutant sur le coût des murs,escaliers etc... D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui concerne quelques exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'invention avec référence aux dessins annexes. La figure 1 représente une vue en coupe d'une poutrelle selon I'invention; les tasseaux étant solidarisés par cloutage. La figure 2 représente une autre forme de réalisation dans laquelle les tasseaux-sont solidarisés par des picots venus de découpe du corps de la Iame métallique centrale. La figure 3 est une variante dans laquelle deux tasseaux seulement sont disposés unilatéralement sur la lame métallique. La figure 4 représente une variante dans laquelle les tasseaux sont disposés à plat sur le corps de la lame. La figure 5 représente une vue en pérspective avec arrachage partiel de la poutrelle selon la figure 1. La figure 6 représente une vue d'un détail de la poutrelle selon les figures 1 et 5 montrant l'enfoncement du clou de solidarisation à travers la lame métallique. La figure 7 représente une vue en perspective d'une poutrelle selon la variante de la figure 2. La figure 8 représente une poutrelle selon l'invention dont les deux parties symétriques sont obtenues à partir d'une découpe d'une lame unitaire selon la figure 8 A et décalées selon la figure 8 B. La figure 9 représente une variante dans laquelle les ajourages sont circulairets, la figure 9 A montrant la même poutre en coupe. La figure 10 représente une coupe selon l'invention ayant reçu un évidement rectangulaire pour le passage d'une poutre secondaire, la figure 10 A montrant la même représentation en coupe. La figure 1l représente un exemple d'assemblage d'une poutrelle selon l'in- vention avec des éléments d'armature secondaire. La figure 12 représente une coupe horizontale d'un mur ou cloison composite comportant une armature selon l'invention, la figure 13 représentant la même cloison ou mur en perspective et la figure 15 selon une coupe horizontale. La figure 14 représente une vue en perspective d'une lame métallique à ajourage utilisée dans les exemples des figures 12 à 14, comme dans l'exemple des figures 16 et 17. Les figures 16 et 17 représentent des vues respectivement en coupe horizontale et en perspective d'un plancher autoporteur réalisé --à partir- d'éléments d'armature conformément à l'invention Selon les figures 1, 5 et 6 on- voit que l'élément d'armature ou poutrelle comporte une ame centrale formée d'une lame métallique '1 éventuellement pourvue dans sa zone médiane de nervures de raidissement 2, 2'; la lame 1 est placée sur chant et elle comporte latéralement quatre tasseaux 3, 3',-4 et 4' disposés longitudinalement, sur chaque bord et sur chaque face de la lame 1 ; ces tasseaux sont solidarisés par cloutage, les pointes 5 et 5' perforant la lame métallique comme vu à la figure 6 la pointe 7 est guidée par le tasseau 8 déjà traversé ce qui évite toute torsion de la pointe et provoque un éclatement lo cal due la lame sous la poussée de la pointe ; les barbes ou bavures de la tôle 6, 6' provoquée par la pénétration du clou pénètrent dans le tasseau opposé 8' et augmentent la solidarisation de l'ensemble Selon une variante correspondant aux vues des figures 2 et 7 la lame métalli que 9 est pourvue de picots venus de découpe dans le corps de la lame.Ces picots 10, 10', 10", 10'" sont repliés à 90" et sont ainsi aptes à pénétrer au coeur des tasseaux.ll, ll' et 12,12' assurant leur solidarisation sur la lame 9. La lame peut comporter encore des ouvertures par exemple hexagonales 13 comme représenté à la figure 8 ou circulaires 40 selon la figure 9. Les évidements hexagonaux 13, 13' peuvent être obtenus de faucon connue en découpant une lame unitaire selon la découpe représentée à la figure. 8 A , les deux demi lames étant ensuite décalées selon la flèche de la figure 8 B pour obtenir un profil identique à celui de la figure 8 où les zones jointives des demi lames entre deux évidements hexagonaux sont réunies par soudure en 14,14'14", Les évidements circulaires des figures 9 et 9 A permettent le passage de gaines ou canalisations 15, tandis que les évidements rectangulaires des figures 10 et 10 A permettent le passage d'une poutrelle ou solive secondaire 16. La figure il montre un exemple d'assemblage de poutrelles selon l'invention, la poutrelle principale 17 reposant à une extrémité sur un mur de refend étant associée à un madrier ou poutrelle secondaire 16 selon le montage représenté en détail aux figures 10 et 10 A et à des poutrelles, conformes à l'invention et composées d'une âme métallique associée à des ailes formées de tasseaux longitudinaux en bois, transversales 18,18' et solidarisées sur poutrelle principale 17 par une plaque de jonction 19 à agrafes ou picots en foncées dans les tasseaux de bois des poutrelles jointes Les figures 12 à 15 montrent un exemple d'une application de l'inventio- pour réaliser un mur porteur ou de cloison à partir d'éléments d'armature ccmpor- tant une âme centrale métallique associée à des tasseaux longitudinaux forme mant les ailes.La lame métallique centrale 20 est prévue avec des évidements 21, 21' formés de parties 22, 22' repliées à angle droit de chaque créé; l'armature formée d'une succession de poutrelles conformes à l'invention 23, 24, supporte de chaque côté un platelage 25, 25' ou des panneaux de matériau léger formant parement extérieur ; entre les armatures ou poutrelles 23s 24 sont mis en place des panneaux 26, 26' bloqués à chaque e:-rtrémité en position entre le corps du tasseau et le repli venu de l' me centrale métallique Les panneaux 26, 26' se faisant face laissent entre eux un espace vide formant coffrage perdu et apte à recevoir une coulée de béton cellulaire traversant les évidements 21, 21' de l'armature et formant ainsi une structure continue tout le long de la cloison. Les figures 16 et 17 donnent une illustration d'une application de l'invention pour réaliser un plancher autoporteur, Les armatures ici disposées horizon- tapements l'aime métallique 30 étant placée sur chants supportent un platelage supérieur formant parquet ou sous parquet 31, clouté eu agrafé sur les tasseaux 32, 32', 33, 33' ; des voutains 34, 34' par exemple en fibres de bois aggloméré sont intercalés entre deux poutrelles 35, 36 et solidarisés sur les tasseaux inférieurs par exemple par cloutagevl'espare intérieur ainsi formé étant apte à former un coffrage recevant une coulée de béton cellulaire ; les lames métalliques sont conformées comme représenté à la figure 14, les replis 22, 22' constituant alors des éléments d'ancrage du béton dans lequel sont noyées les lames des poutrelles ; inférieurement les poutrelles peuvent encore rece voir un platelage ou des panneaux de surfaçage solidarisés sur les tasseaux inférieurs et formant plafond d'un étage inférieur, La description qui précède n'ayant été donnée qu'à titre d'exemple d'une forme de réalisation de l'invention n'a aucun caractère limitatif et l'on pourra sans franchir les limites de l'invention réaliser à partir des éléments décrits plusieurs variantes ou formes de réalisation de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Poutre ou élément d'armature porteur pour le bâtiment du type co-mposite, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une ame monopièce formée d'une lame métallique et associée à au moins deux tasseaux de bois solidarisés sur l'une et/ou l'autre de ses faces. 2 - Poutre selon 1 dans laquelle ltame métallique monopièce est associée à quatre tasseaux disposés longitudinalement de chaque cooté et sur chaque bord de la lame métallique-, la poutrelle ainsi conformée ayant une section en for- me de I , deux tasseaux adjacents placés de chaque cté de la lame métallique et sur un mlSme bord formant une aile. 3 - Poutre selon 2 dans laquelle les deux tasseaux adjacents disposés sur un meme bord sont prévus débordant légèrement par rapport au niveau de llarEte latérale de la lame métallique située en retrait par rappprt au plan de l'aile formée par les deux tasseaux adjacents. 4 - Poutre selon 1 dans laquelle la lame métallique centrale est associée à deux tasseaux en bois disposés chacun de chaque cSté de la lame métallique. 5 - Poutre selon 1 dans laquelle la lame métallique centrale est associée à deux tasseaux longitudinaux disposés sur une mEme face de la lame et de préférence sur chaque bord de cette face. 6 - Poutre selon les revendications 1 et 2 ci-dessus dans laquelle la lame métallique est prévue avec des nervures de raidissement. 7 - Poutre selon les revendications 1 et 2 ciodessus dans laquelle la solidarisation des tasseaux sur l'ame métallique centrale est assurée par cloutage. 8 - Poutre selon les revendications 1 et 2 ci-dessus dans laquelle l'ame métallique est prévue avec des picots ou pointes venus de découpes dans le flanc de la lame et courbés à angle droit les tasseaux de bois étant solidarisés sur la lame métallique par insertion des picots ou pointes dans le corps fibreux des tas seaux0 9 - Procédé de fabrication de poutres conformes aux revendications 1 et 2 cidessus dans lequel on rapporte par cloutage au moins deux tasseaux de bois de chaque cE3té d'une lame métallique > les deux tasseaux étant disposés en regard de chaque côté de la lame , les clous étant prévus avec une longueur leur permettant de traverser un tasseau, de crever la lame métallique centrale et de pénétrer dans le tasseau disposé en regard. 10 - Procédé de fabrication de poutres conformes à la revendication 8, dans laquelle l'arme métallique centrale est prévue avec des picots ou pointes venus de découpe dans le corps de la lame métallique et recourbés à angle droit la lame métallique et - les tasseaux rapportés dans la zone pourvue de picots étant soumis à une opération de calendrage entre des rouleaux presto seurs aptes à faire pénétrer les picots ou pointes de la lame métallique dans le corps des tasseaux. 11 - Poutre selon les revendications 1 et 2 ci-dessus dans laquelle l'axe mé- tallique centrale est prévue avec des évidements formés de parties découpées dans le corps de la lame et-repliés sensiblement à angle droit les replis formant butée pour le blocage en position de panneaux intérieurs et(ou élée ments d'ancrage pour une coulée de béton. 12 - Mur de cloisonnement ou de refend comportant une armature formée d'une pluralité de poutrelles conformes à la revendication 1 ci-dessus, l'arma- ture comportant extérieurement et de chaque côté des panneaux ou un planchei- age de surfaçage ,les lames métalliques comportant des ajourages intérieurs formés d'éléments découpés et repliés à angle droit, le mur ou cloison com- portant des panneaux intérieurs bloqués en position entre les tasseaux des armatures et les - éléments des lames métalliques repliés, deux panneaux in térieurs se faisant face définSssant entre eux un espace creux formant coffrage perdu ce dernier recevant une coulée de béton traversant les armatures par les évidements pratiqués dans la lame centrale et formant une structure conte nue pour l'ensemble du mur ou cloison. 13 - Plancher autoporteur comportant une armature filmée d'une pluralité do poutrelles conformes à la revendication 1 ci-dessus les poutrelles étant recouvertes par un platelage formant plancher ou sous plancher supérieur, un voutain en matériau léger étant interposé entre deux armatures voisines en prenant appui sur les tasseaux intérieurs, l'espace creux défini par les voutains inférieurs et le platelage supérieur étant rempli d'un béton léger.