Brevet FR2138496A1 — publié le 19730105

L'invention est relative aux charpentes ou structures, en général métalliques, constituées par au moins deux nappes superposées reliées par des poutres planes en treillis. L'invention concerne également ces poutres planes en treillis. L'invention a pour but de fournir une poutre plane en treillis qui permette d'assembler une charpente ou structure avec un très faible nombre d'éléments différents, ce nombre pouvant se réduire à deux dans certains types de charpente. L'invention a également pour but de fournir une poutre plane en treillis qui permette de réaliser des charpentes de natures différentes telles que les charpentes du type "classique ou du type dit "bidirectionnel" ou "tridirectionnel". L'invention a encore pour but de fournir une poutre plane en treillis qui permette de réaliser une charpente présentant des nappes superposées multiples avec possibilité de créer des zones libres de tout élément entre les différentes nappes superposées, en fonction des efforts auxquels sont soumises les charpentes. La poutre plane selon l'invention est caractérisée par le fait qu'elle comporte des barres, par exemple tubulaires, situées dans un mEne plan suivant un agencement en ligne brisée régulière deux membrures longitudinales, rectilignes ou non, auxquelles sont fixées les extrémités des barres et qui sont constituées par des profilés dont l'un au moins présente une face plane d'appui transversal inclinée sur le plan des barres ; et des moyens de fixation et de liaison, prévus sur chaque membrure longitudinale, pour la coopération de la poutre avec au moins une poutre analogue et des barres de liaison, l'ensemble étant tel qu'après montage, le plan des barres soit oblique. De préférence, l'une au moins des membrures comporte une face d'appui vertical également inclinée sur le plan des barres. Suivant un mode de réalisation de l'invention, les profilés sont en forme de U couché dont une branche ou aile reçoit les barres et dont l'autre aile et l'âme constituent les faces d'appui. Dans cette réalisation, en général les branches ou ailes des profilés sont horizontales et l'âme est verticale. La poutre est entièrement comprise entre les deux plans déterminés par les âmes des profilés, de sorte que les âmes constituent les parties transversales extrêmes de la poutre. Dans le cas où chaque membrure présente une face d'appui vertical, les deux plans, généralement parallèles, passant par les ailes extrêmes de la poutre en déter minent la hauteur. Les moyens de fixation et de liaison sont constitués par des goussets ou analogues, fixés transversalement sur une membrure et par des trous de boulonnage prévus au moins sur les faces d'appui transversal. On comprendra bien l'invention à l'aide de la description qui suit, relative à divers modes de réalisation de l'invention, et en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 est une vue en perspective d'une partie d'une poutre selon l'invention Fig. 2 est une vue de profil suivant la flèche II de la poutre de la fig. 1 Fig. 3 est une vue latérale suivant la flèche III de la poutre de la fig. 2 Fig. 4 est une vue de profil d'une partie d'une charpente réalisée avec des poutres tulles que celle de la fig. 1 Fig. 5 est une vue de profil d'une partie de charpente réalisée suivant une variante Fig. 6 est une vue en plan de la charpente de la fig. 5 Fig.7 est une vue de profil d'une partie de charpente réalisée suivant une autre variante Fig. 8 est une vue de profil d'une partie de charpente réalisée suivant encore une autre variante. Fig. 9 montre une charpente selon l'invention en forme de volte ; et Fig. 10 montre une poutre réalisée suivant une variante pour la réalisation d'une charpente en coupole ou en voûte. En se référant tout d'abord aux fig. 1 à 3, on va décrire la structure générale de la poutre selon l'invention. La poutre comporte. deux séries de barres 1, 2 alternées, par exemple tubulaires, de même longueur et disposées dans un meme plan suivant une ligne brisée régulière, les barres de chaque série étant parallèles entre elles. De préférence, deux barres successives font entre elles un angle A égal à 600 pour que chaque triangle défini par deux barres successives soit équilatéral. Les barres 1, 2 sont fixées par leurs extrémités, par exemple par soudage, sur deux membrures rectilignes longitudinales 3, 4 parallèles constituées par des profilés qui présentent chacun au moins deux surfaces planes d'appui 5, 6 inclinées sur le plan des barres 1, 2. Les surfaces 5 sont des surfaces d'appui vertical tandis que les surfaces 6 sont des surfaces d'appui transversal. Les surfaces 5 sont donc horizontales et les surfaces 6 sont verticales. Suivant une réalisation préférée, les profilés 3, 4 sont identiques et constitués par des U couchés. Une aile 7 reçoit les extrémités des barres 1, 2 tandis que l'âme forme la face d'appui 6 et que l'autre aile forme la face d'appui 5. La poutre est entièrement comprise entre les deux plans des faces 6, de sorte que, dans une même poutre, chaque profilé 3, 4 en U est tourné vers le plan de la face 6 de l'autre profilé. En position de montage, la poutre est inclinée sur la verticale d'un angle B égal de préférence à 300. Chaque membrure 3, 4 est munie de moyens de fixation et de liaison pour la coopération de la poutre avec au moins une poutre analogue et des barres de liaison. Dans l'exemple représenté, ces moyens sont constitués, sur la membrure 3, par des goussets 8, 9 soudés, dans la zone des noeuds, sur l'âme 6 et sur les branches 5, 7 et s'étendant, de part et d'autre de la membrure, dans un plan vertical perpendiculaire à celui de la poutre. Les goussets 8, 9 sont percés de trous lisses 10 pour le passage de broches de fixation ou analogues. Sur la membrure 4, les moyens de fixation et de liaison sont constitués par des trous lisses il prévus dans la zone des noeuds et, le cas échéant, entre les noeuds sur l'âme 6. On a montré à la fig. 4 un premier mode d'utilisation de la poutre selon l'invention. La partie de la charpente représentée comporte quatre poutres en retombée. Les poutres sont groupées par paires. Dans chaque paire, les membrures inférieures 4 sont assemblées dos-à-dos et boulonnées à travers les trous 11 comme montré schématiquement en 12 ; les poutres s'étendent symétriquement de part et d'autre du plan vertical d'appui. Les membrures supérieures 3, dans chaque paire, sont réunies par des barres de liaison 13, par exemple des profilés en U, ou en I, boulonnées sur les goussets 8. Les paires adjacentes de poutres sont réunies par des barres de liaison 14, situées dans le prolongement des barres 13 et boulonnées sur les goussets 9. La charpente ainsi constituée comporte une nappe supérieure en treillis. orthogonal, formée par les barres de liaison 13, 14 et les membrures 3, et une nappe inférieure, constituée par les membrures 4 accolées deux à deux. Il est à noter que l'ensemble de la charpente ainsi constitué détermine des poutres n retombée à section triangulaire, donc indéformable par définition mécanique. Les fig. 5 et 6 montrent un autre mode d'utilisation de la poutre de l'invention. Les poutres sont réparties en deux séries superposées lune sur l'autre par des membrures 3, 4. La première série de poutres est formée par des poutres placées dos-à-dos par leurs membrures supérieures 3 et inférieures 4 et réunies par boulonnage, comme précédemment. Les membrures supérieures 3 sont réunies par des barres de liaison 15, identiques aux barres 13 de la fig. 4, par l'intermédiaire des goussets 8. De même, les men- brures inférieures sont réunies par des barres de liaison 16, identiques aux barres 15, par l'intermédiaire des goussets 8.Il est à noter que, dans cette réalisation, les goussets extérieurs 9 ont été omis pour permettre aux membrures 3 d'être accolées et boulonnées ; en outre, on a prévu des goussets intérieurs 8 sur les membrures 4. La seconde série de poutres est constituée de manière analogue, avec des poutres placées en accordéon et des barres de liaison 15, 16. Les deux charpentes ainsi constituées sont superposées par les membrures 3, 4 qui sont boulonnées le long de leurs branches 5 en appui et, éventuellement, le long des barres de liaison 15, 16 voisines. De la même manière, on peut réaliser une charpente comportant plusieurs séries empilées. La charpente peut avoir une épaisseur constante sur toute sa largeur ou présenter des pointes orientées vers le bas, comme montré à la fig. 5, pour s'appuyer sur des piliers intermédiaires. On remarquera sur la fig. 6 la présence de cellules pyramidales composant l'ensemble. Grâce à la prévision des faces d'appui vertical, on peut donc empiler facilement des charpentes élémentaires constituées de ma nière-identique, et ce sans qu'il soit nécessaire d'interposer des éléments de liaison ou de réaliser des noeuds d'assemblage comme plexes. On a montré à la fig. 7 un autre mode d'utilisation de la poutre de l'invention, pour la réalisation d'une structure cellulaire, c'est-à-dire une structure qui présente des espaces intérieurs libres de tout élément. Suivant cette variante, pour laquelle on a adopté les mimes références que dans les fig. 5 et 6, la structure comporte une série supérieure de poutres assemblées qui est espacée vertical ment d'une série inférieure, identique à la première. Comme dans la fig. 5, les membrures 3 et 4 de chaque série sont assemblées dos-à-dos et reliées par des barres de liaison identiques 15, 16. Les deux séries de poutres ainsi réalisées sont reliées par des voiles verticaux constitués chacun par exemple par quatre poutres assemblées dos-à-dos et en appui vertical pour former un X qui est fixé sur les deux séries supérieure et inférieure. La structure ainsi réalisée présente des zones intérieures ou cellules 22 libres de tout élément. Le cas échéant, ces cellules 22 peuvent être fractionnées par des barres de liaison horizontales 23, de grande longueur, montrées en traits mixtes, reliant les voiles consécutifs par le centre des X et renforçant la rigidité de l'ensemble. Eventuellement, on peut multiplier le nombre de séries de poutres ainsi superposées. On a montré à la fig. 8 une variante de montage de poutres selon l'invention. Suivant cette variante, on interpose entre les faces 6 en regard de deux membrures 3 voisines une entretoise 17 présentant deux faces extérieures 18 d'appui transversal qui sont boulonnées sur les faces 6 des membrures 3. Comme montré, cette entretoise est par exemple un profilé en I ou en H. Pour le reste, le montage s'effectue de manière analogue à celles qui ont été mentionnées. Ainsi, les membrures inférieures 4 peuvent être reliées par des barres de liaison 19. Il est à noter que l'agencement de la fig. 8 permet de superposer plusieurs charpentes élémentaires, comme dans la fig. 5. La présence de l'entretoise 17 a pour effet de renforcer la rigidité de la structure, et notamment la résistance au flambage des membrures 3 par augmentation de leur inertie. Dans les réalisations décrites jusqu'à présent, la charpente était dans l'ensemble plane. Cependant, l'invention permet d'obtenir des charpentes de forme différente ; ainsi on a montré à la fig. 9 une charpente en forme de voûte. Les poutres utilisées dans la charpente de la fig. 9 diffèrent de celles des fig. 1 à 3 en ce que seuls les goussets intérieurs 8 sont présents et en ce que les plans des faces d'appui transversal des membrures supérieures 3 et inférieures 4 convergent vers le bas. Les membrures 3 sont alternativement accouplées dos-à-dos par boulonnage et reliées par des barres de liaison 20, tandis que les membrures 4 sont alternativement accouplées dos-àdos par boulonnage et reliées par des barres de liaison 21, plus courtes que les barres 20. On a montré à la fig. 10 une variante de réalisation de la poutre selon l'invention, qui permet de constituer des structures en voûte ou en coupole. Selon cette variante, les membrures 3a, 4a ne sont plus rectilignes, comme précédemment, mais courbes, et par exemple elliptiques ou circulaires. Quant aux barres la, 2a, elles sont analogues aux barres 1, 2 des réalisations précédentes et sont disposées en ligne brisée régulière. Si les faces d'appui transversal des membrures 3a, 4a sont parallèles, on réalise une structure en voûte dont la courbure est donnée par celle des poutres. Si les faces d'appui transversal sont inclinées l'une sur l'autre, comme dans la fig. 9, on réalise une structure en forme de coupole ; l'une des courbures est donnée par celle des poutres et l'autre est donnée par l'angle que font elles-mêmes les faces d'appui transversal, comme dans la fig. 9. Si on donne aux membrures 3a, 4a des formes identiques il est possible, de plus, de superposer plusieurs séries de poutres. Dans toutes les charpentes ou structures réalisées avec des poutres planes selon l'invention, les poutres sont montées dos-àdos, par paires, et sont symétriques par rapport au plan de jonction, lequel est en général vertical. La possibilité d'accoupler directement deux poutres dos-à-dos évite la nécessité présentée par les charpentes antérieures de comporter des barres obliques de contreventement. Les charpentes ou structures réalisées selon l'invention se trouvent triangulées et sont donc indéformables par construction. En outre, toutes les poutres d'une charpente établie selon l'invention sont identiques, ce qui simplifie la fabrication, le stockage, le transport et le montage. Enfin, les charpentes ne présentent que deux genres d'éléments : des poutres identiques et des barres de liaison. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits ; on pourrait au contraire concevoir diverses variantes sans sortir pour cela du cadre de l'invention, par exemple en remplaçant les barres 1, 2 ou la, 2a par des tôles pleines, notamment pour des structures de faible portée. REVENDICÂTIONS 1. Poutre plane en treillis, pour la réalisation de charpentes ou structures, caractérisée par le fait qu'elle comporte un voile, formé par une tôle pleine ou des barres, par exemple tubulaires, situées dans un même plan suivant un agencement en ligne brisée régulière; deux membrures longitudinales, rectilignes ou non, auxquelles est fixé le voile et qui sont constituées par des profilés dont l'un au moins présente une face plane d'appui transversal inclinée sur le plan du voile; et des moyens de fixation et de liaison, prévus sur chaque membrure longitudinale, pour la coopération de la poutre avec au moins une poutre analogue et des barres de liaison, 11 ensemble étant tel qu'auprès montage, le plan du voile soit oblique. 2. Poutre selon la revendication I, caractérisée par le fait que l'une au moins des membrures comporte une face d'appui verti cal également inclinée sur l 9 le planduvoile. 3. Poutre selon evendication 2, caractérisée par le fait que les pro 's ont en forme de U couché dont une branche ou ai soit le voile et dont l'autre aile et l'âme constituent les faces d'appui vertical et d'appui transversal. 4. Poutre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'elle est entièrement comprise dans l'espace défini par les deux plans des faces d'appui transversal. 5. Poutre selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait qu'elle est entièrement comprise dans l'espace défini par les deux plans des faces d'appui vertical. 6. Poutre selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les moyens de fixation et de liaison sont constitués par des goussets, pour la réception de barres de liaison, et par des trous prévus sur les profilés au moins sur leur face d'appui transversal, pour la fixation dos-à-dos de deux poutres. 7. Poutre selon la revendication 6 caractérisée par le fait que les goussets sont situés dans la zone des noeuds et s'étendent transversalement à la poutre correspondante sur au moins un caté de celle-ci. 8. Charpente ou structure comportant des poutres planes selon l'une des revendications 1 à 7. 9. Charpente ou structure selon la revendication 8, carac brisée par le fait que les poutres sont accouplées dos-à-dos par paires, le long de leurs faces d'appui transversal, et sont reliks par des barres de liaison transveriales. 10. Charpente ou structure selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisée par le fait qu'elle comporte une superposition dtau moins deux structures élémentaires posées et assemblées l'une sur l'autre le long des faces d'appui vertical des poutres.