Brevet FR2092850A1 — publié le 19720128

La présente invention concerne un élément de treillis métallique applicable à la construction de plaques indéformables dans le plan horizontal obtenues par assemblage de plusieurs de ces éléments. L'invention concerne également les dites plaques, celles-ci étant applicables dans l'industrie du bâtiment comme support de planchers ou de couvertures. On sait que, dans le cas de la construction en béton armé, les supports de planchers sont généralement constitués par des dalles elles-mêmes en béton armé, soit confectionnées directement sur place ce qui nécessite la mise en place des armatures, puis celle d'un coffrage et enfin le coulage du béton dont la prise nécessite une durée relativement importante, soit préalablement confectionnées en usine puis transportées au chantier pour y être directement mises en place.Dans un cas comme dans l'autre, on aboutit à des dalles dont le poids généra- lement important alourdit la construction, et dans le second de ces cas, si la préfabrication permet de réaliser un gain de temps dans la construction et offre des garanties de meilleure homogénéité de qualité, par contre elle est à l'origine de frais de transports importants du fait du volume occupé par de telles dalles et du fait de leur poids. La présente invention vise donc d'une part à alléger à résistance égale, la construction des supports de planchers et d'autre part, à conserver les avantages de la construction d'éléments préfabriqués tout en en réduisant les coûts de transport. A cet effet, l'invention fournit une poutre en treillis fabriquée en atelier, facilement assemblable sur place avec d'autres poutres identiques, de faible densité apparente et permettant, en outre du fait qu'elle n'est pas pleine d'y loger des éléments accessoires. La poutre selon l'invention-est essentiellement caractérisée par le fait qu'elle comporte un treillis du type Warren solidaire de deux tibrures parallèles identiques, chacune des dites membrures étant constituée par une poutrelle dont le profil comporte une partie en forme de profilé U, une aile latérale de ce dernier plus longue que l'autre étant prolongée par une partie plane oblique inclinée vers le plan médian de l'âme du profilé U, les extrémités des barres de treillis étant solidarisées aux parties obliques des membrures de telle manière que ces deux derr4s soutent disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal médian de la poutre3 la forme générale du profil de ladite poutre étant alors celle d'u Z, et dénommée de ce fait "poutre Z" une telle poutre pouvant astre découpée en tronçons de longueurs prédéterminées perpendiculaire ment à son plan en regard d'un noeud disposé sur une membrure, la membrure oppcsée se terminant alors par une partie en porte à faux. Suivant une cautre caractéristique , la poutre Z est fermée à ses extrémités par un montant perpendiculaire aux deux membrures de ladite poutre, ledit montant étant solidarisé au noeud d'extré mité sur lequel se termine l'une des deux membrures et à l'extré- mité de la partie en porte à faux de l'autre membrure, où est alors formé un noeud terminal de membrure. De manière préférée la partie oblique du profil des mem brures est inclinée à 450 sur le plan médian de l'âme de la partie profilée en U. - Une nappe de poutres Z pour la constitution d'une plaque support est caractérise e par le fait qu'elle comporte en combinai son au moins deux poutres Z identiques solidarisées entre elles par une de leur membrure de telle manière que les faces externes de leurs ailes prolongées par la partie oblique soient adossées l'une à l'autre et que lesdites poutres soient symétriques l'une de l'autre par rapport au plan commun desdites faces externes leur point de Sonction constituant un noeud de la nappe. Suivant d'autres caractéristiques: - Une nappe de poutre Z constituant une plaque support est fermée à ses extrémité par une poutre en forme de L constituée par deux poutres en treillis de plans perpendiculaires l'un à l'autre, solidarisés par une membrure commune profilée en fer cornière, les membrures de ces poutres opposées à cette membrure commune étant onstituées par les membrures correspondantes de la poutre Z terminale correspondante de la nappe et leurs montants de treillis étant respectivement reliés est solidarisés aux noeuds corres;oord n-s de ladite poutre Z terminale. - les noeuds d'extrémité des poutres Z constitutives de la nappe ainsi z- les noeuds terminaux de leurs membrures sont res pectivement reliés et solidarisés entre eux par une membrure commune. D'tTs caractéristiques et avantages de l'invention res sortiront mieux de la description d'aise ci-après à titre d'exemple non limitatif d'une de ses formes de réalisation, e- en regard Ces dessins annexes S s.r lesquels La figure 1 représente une vue en coupe schématique d'une poutre en treillis selon l'invention, dite poutre Z Les figures 2a et 2b représentent une vue de face de deux poutres Z comportant respectivement iul nombre impair et un nombre pair de barres de treillis. La figure 3 représente en coupe une vue de l'assemblage d'une poutre en treillis avec trois poutres identiques. Les figures 4a, 4b et 4c, représentent schématiquement une nappe de poutres Z vue en plan, de bout et de profil. Les figures 4d, 4e et 4f représentent, vues de bout,différentes configurations possibles d'une nappe de poutres Z. La figure 5 représente une plaque obtenue au moyen d'une nappe de poutres Z. Les figures 6a et 6b représentent une vue en coupe des éléments de fermeture d'une nappe de poutres Z. Sur ces figures les mêmes références représentent les mêmes éléments. En se référant aux figures 1 et 2, une poutre en treillis selon l'invention, ci-après désignée sous le nom de "poutre Z" comporte deux membrures la et lb de profils identiques, disposées parallèlement l'une à l'autre et solidarisées entre elles par un treillis du type "Warren" . Chacune desdites membrures est constituée par une poutrelle réalisée en tôle mince profilée formée à froid; son profil est obtenu à partir d'une tôle ou d'un feuillara et comporte une ame 2 et deux ailes 3 et 4, l'une de ces ailes, l'aile 4 par exemple étant prolongée par une partie 5 inclinée obliquement par rapport au plan médian de l'âme en direction de ce dernier et sensiblement jusqu'à lui.Les différents éléments du treillis sont constitués par des barres 6 identiques,réalisées d ans un profilé métallique usuel, tel que par exemple, fer plat, cornière, tube ou fer rond à béton. Les extrémités de ces barres sont solidarisées respectivement aux membrures la et lb de préférence par soudure, les points de fixation étant disposés sur les ailes obliques 5 correspondantes desdites membrures, de façon à constituer treillis type Warren dont les éléments sont, de préfé- rence inclinés à 45 sur l'axe longitudinal des membrures, lesdits éléments étant alors inclinés à 90 les uns par rapport aux autres. La poutre en treillis ainsi obtenue a, comme représente sur la figure 1 Ü profil général en forme de Z. Les extrémités des élé- ments du treillis peuvent être fixées soit l'une ou la fac inter- ne de l'aile oblique 5 de l'une des membrures e'v face externe de l'autre membrure, soit, toutes les deux sur les faces internes ou toutes les deux sur les faces externes desdites ailes obliques, mais qu'elle que soit la disposition adoptée, elle reste la même pour tous les éléments du treillis d'une même poutre Z.D telles poutres sont généralement fabriquées en atelier sur une chaîne continue de fabrication, leur treillis a un pas de valeur p et 1 on peut y découper des éléments de différentes longueurs multiples de la longueur d'un demi-pas adaptées aux besoins, les coupures étant réalisées perpendiculairement à l'axe longitudinal des membrures au niveau d'un noeud du treillis. Les éléments de longueur 11 ainsi obtenus se présentent,après découpage,sous forme de poutres en treillis dont chacune des membrures comporte des extrémités en porte à faux sur une longueur égale à un demipas, ou dont une seule des membrures comporte deux extrémités en porte à faux (voir figures 2a et 2b).En vue de supprimer ce porte à faux on solidarise les deux membrures en réunissant chacune de leurs extrémités par une barre de treillis 6a ou 6b perpendiculaire aux axes longitudinaux desdites membrures, les extrémités de ladite barre y étant fixées par tout moyen approprié, de préférence par soudure, et constituant de chaque côté la barre de fermeture du treillis. Comme représenté sur la figure 3, une poutre Z,7, de longueur prédéterminée 1 peut être -assemblée avec deux autres poutres Z identiques 8 et 9; dans cet assemblage la face externe de l'aile 4e de la membrure la de la poutre est adossée contre la face externe de l'aile 4c de la membrure 1c de la poutre 8, les deux dites ailes 4a et 4c étant solidarisées entre elles par tout moyen approprié connu, tel que par exemple, par boulon et écrou, par soudure ou par clavetage, et de telle manière que les faces externes des âmes des membrures adossées l'une à l'autre skient disposées dans un même plan.Les poutres 7 et 9 peuvent être à leur tour assemblées de la même manière par l'intermédiaire de leurs membrures respectives lb et id, le plan de la poutre 9 étant après assemblage parallèle à celui de la poutre 8. De même, les poutres 8 et w peuvent à leur tour être assemblées avec d'autres poutres Z respectivement parallèles à la poutre 7, par l'intermédiaire des membrures le et 1f et ainsi de suite.De cette manière on constitue une nappe en treillis de poutres Z, ayant une forme de V successifs orientés alternati vement dans un sens et dans le sens opposé, qui, lorsque les ailes obliques 4 des membrures sont inclinées à 45 sur le plan médian de l'âme Z, possède le même pas 2 que le treillis constituant les dites poutres Z et possédant un premier et un dernier élément 10 et 11 ou poutres pignon. Une telle nappe est représentée schématiquement en plan sur la figure 4a, tandis que la figure 4b représente une vue de bout et la figure 4e une vue de profil de la dite nappe.Vue en bout, cette dernière suivant la position de ses éléments extrêmes peut présenter outre la configuration représentée sur la figure 4b l'une des trois configurations représentées sur les figures 4d, 4e et 4f. Comme représenté sur la figure 5 et les figures 6a et 6b,en vué d'assurer la fermeture des extrémités de nappe; des poutres en forme de L sont prévues, dans lesquelles les deux branches du L sont de longueurs égales lorsque le treillis de la poutre Z est constitué par des éléments disposés à 900.La branche horizontale de cette poutre en L est constituée par un treillis dont les barres 12,de même nature que celles constituant les poutres Z, sont, d'une part, solidarisées par une extrémité à une aile d'un fer cornière 13 commun aux deux branches,par exemple par soudure,et d'autre part solidarisées par leur autre extrémité à la membrure correspondante de la poutre Z d'extrémité de la nappe, le dit- fer cornière constituant une membrure parallèle aux membrures des poutres Z et les dites barres de treillis étant disposées perpendiculairement aux dites membrures et en regard des noeuds correspondants des poutres Z.La branche verticale de la poutre L est constituée par un treillis dont les barres 14, de même nature que celles constituant les poutres Z, sont, d'une part, solidari eies par une extrémité, à la deuxième aile du fer cornière 13, par exemple par soudure et, d'autre part,solidarisées par leur autre extrémité à la membrure correspondante de la poutre Z d'extrémité de nappe, lesdites barres de treillis étant disposées de manière à constituer un treillis du type Warren dont les noeuds coIncident les uns avec ceux d'une membrure de la dernière poutre Z de la nappe et les autres sont disposés en regard de ceux de l'autre membrure. Cette branche verticale, enfin est fermée à chacune de ses extrémités par une barre verticale de coin 15 perpendculaire - la membrure libre de la poutre pignon correspondante de la nappe et au fer cornière de la poutre L. Les noeud libres 6 des extrémités des poutres Z, enfin, sont reliés et solidarisés entre eux, d'un même caté de la nappe par une membrure r, tandis que le noeuds 18,cnnstitués par l'intersection des fEemlDl u-es app-rten2mt à l'autre côté et des barres de fermeture 6a ou 6b sont reliés et solidarisés entre eux par une membrure 19 dont les extrémités 20 sont solidarisées aux extrémités correspondantes des fers cornière constituant les membrures des poutres L de fermeture des extrémités de nappes. L'ensemble ainsi confectionné constitue une plaque dite "plissée" constituée par une nappe comportant un nombre m de poutres Z dont chacune comporte un nombre n de barres de treillis chacune de longueur a et formant un treillis de pas p = a#2. Cette plaque a donc une longueur l1 égale à celle de chacune des poutres Z c'est-à-dire à : n.p , une largeur 12 égale à : m a, et une épaisseur totale égale2à ht. . Une telle plaque disposée sur des supports horizontaux peut travailler à la flexion dans le sens de sa longueur et permet de répartir dans le sens de sa largeur les charges verticales qui lui sont appliquées.Les supports horizontaux sur lesquels elle repose peuvent être parallèles à la direction de sa largeur et constitués par des appuis simples , que ces appuis soient deux appuis d'extrémité, des appuis régulièrement répartis sur toute sa largeur ou des appuis laissant subsister une partie en porte à faux d'un côté ou même sur les deux côtés. Cette plaque peut également être encastrée par ses extrémités suivant des axes parallèles à la direction de sa largeur. Elle peut encore reposer sur des supports disposés obliquement par rapport à la direction de sa largeur, soit encore sur des appuis se croisant perpendiculairement dont les uns sont parallèles et les autres perpendiculaires à la direction de sa largeur. Une telle plaque constitue un corps indéformable dans le plan horizontal en particulier et peut être appliquée,dans le domaine de la construction,aux supports de planchers ou de plafonds. En particulier, dans ce cernier cas, lors de l'assemblage des poutres Z,des tiges de suspension de plaques de plafond peuvent être fixées entre deux membrures inférieures adjacentes des deux poutres Z, lesdites tiges comportant les organes de fixation desdites plaques de plafond. Dans le cas le plus courant, les léments de plan orner cuvent entre simplement posés ou la face supérieure de a plaque selon l'invention, lesdits éléments reposant alors sur les faces externes des âmes des membrures supérieures des poutres Z;; de même les plaques de plafond peuvent être simplement posées entre deux membrures inférieures successives non adjacentes de poutres Z, les bords latéraux des dites plaques de plafond reposant sur la partie en U de la membrure inférieure correspnadante Les plaques de plafond peuvent également être constituées par des plaques d'une matière transparente ou translucide telle que du verre, de fanon à permettre un éclairage de locaux par le haut. La structure en treillis de la plaque selon l'inventon permet en outre dry faire passer des conduites de toute nature telles que par exemple des canalisations d'adduction ou d'évacuaticn d'eau ou des cades électriques. La confection de cette plaque est réalisée sur le chantier même d'utilisation,à partir de poutres Z complètes fabriquées et découpées à la longueur désirée en atelier et assemblées soit au sol soit à l'emplacement d'utilisation; les poutres L sont également fabriquées en atelier et assemblées sur place aux extrémités de la nappe de poutres Z confectionnée sur le chantier. La réalisation d'une telle plaque ne nécessite donc que deux types d'éléments. fabriqués en série en atelier, préalablement découpés à la longueur d'utilisation et facilement transportables, apportant ainsi une simplification notable dans la construction usuelle ainsi que dans le transport des éléments qui la constitue. Par ailleurs, une nappe de poutres en treillis telle que ci-dessus décrite peut titre complétde de préférence au chantier, par un réseau de barres disposées perpendiculairement à la direction des membranes et fixées sur ces dernières au droit des noeuds, de faço à réaliser une plaque indéformable selon ses trois dimensions e- dénommée plaque multidirectionnelle. Il st bien entendues que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et quton pourra apporter des équivalences techniques à ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1 - Poutre en treillis caractérisée par le fait qu'elle comporte un treillis du type Warren solidaire de deux membrures parallèles identiques, chacune desdites membrures étant constituée par une poutrelle dont le profil comporte une partie en forme de profilé tj, une aile latérale de ce dernier plus longue que l'autre tant prolongée par une partie plane oblique inclinée vers le plan médian de l'âme du profilé U, les extrémités des barres de treillis étant solidarisées aux parties obliques des membrures, de telle manière que ces deux dernières soient disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal médian de la poutre, la forme générale du profil de ladite poutre étant alors celle d'un Z, et dénommée de ce fait "poutre Z", une telle poutre pouvant être découpée en tronyons de longueurs prédéterminées perpendiculairement à son plan en regard d'un noeud disposé sur une membrure opposée se ter minant alors par une partie en porte à faux. 2 - Poutre en treillis selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est fermée à ses extrémités par un montant perpendiculaire aux deux membrures de la dite poutre, ledit montant étant solidarisé au noeud d'extrémité sur lequel se termine l'une des deux membrures et à l'extrémité de la partie en porte à faux de l'autre membrure, où est alors formé un noeud terminal de membrure. 3 - Poutre en treillis selon l'une quelconque des revendica tions 1 ou 2, caractérisée par le fait que la partie oblique du profil des membrures est inclinée à 45 sur le plan médian de l'a- me de la partie profilée en U. 4 - Nappe de poutres en treillis selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3 > pour la constitution d'une plaque support caractérisée par le rait qu'elle comporte en combinaison au moins deux poutres Z identiques solidarisées entre elles par une de leur membrure de telle manière que les faces externes de leurs ailes prolongées par la partie oblique soient adossées l'une à l'autre et que lesdites poutres soient symétriques l'une de l'autre par rapport au pian commun desdites faces externes , leur pcint de jonction constituant un noeud de la nappe. 5 - Nappe de poutre en treillis selon la revendication 4, ca raccértsét? par le fait qu'elle est vermée à ses extrémités par une poutre en forme de L constituée par deux poutres en treillis de plans perpendiculaires l'un à l'autre solidarisées par une mem brute c tm > ue profilée en rer cornière, les membrures de ces poutres opposées a cette membrure commune étant constituées par les membrures correspondantes de la poutre Z terminale correspondante de la nappe et leurs montants de treillis étant respectivement reliés et solidarisés aux noeuds correspondants de ladite poutre Z terminale. 6 - Nappe de poutre en treillis selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée par le fait que les noeuds d'extrémité des poutres Z constitutives de la nappe ainsi que les noeuds terminaux de leurs membrures sont respectivement reliés et solidarisés entre eux par une membrure commune. 7 - Nappe de poutre en treillis selon la revendication 6 caractérisée par le fait qu'elle comporte un réseau de barres disposées perpendiculairement à la direction des membranes, les dites barres étant solidarisées à ces dernières au droit des noeuds, la dite nappe de poutres en treillis constituant alors une plaque multidirectionnelle.