Brevet FR2132766A1 — publié le 19721124

La présence invention concerne les bâtiments comportant une ossatux'e en acier constituée par des éléments longs, verticaux et horizontaux, rattachés les uns aux autres et communément appelés respectivement poteaux et poutres, et concerne 5 plus particulièrement les moyens dfentretoisement de ces éléments d'ossature qui leur permettent de résister aux forces latéx*ales provenant du vent ou d'une secousse sismique. Dans ur. bâtiment de construction courante et de grande hauteur, de 4C à bO étapes par exemple, l'ossature d'acier 10 du bâtiment comporte des éléments structurels en acier dont le rôle est de renforcer cette ossature pour lui permettre de ré-sistex' à l'action du vent et- aux autres forces latérales qui peuvent, s'exercer sur le bâtiment (-ces éléments étant appelés dans lb suite du présent exposé "contreventements")e Ces contre-ventements renforcent l'ossature, lui donnent la rigidité nécessaire pour éviter toute flexion inacceptable et amortissent les vibrations qui peuvent y prendre naissance. Le coût de ces contreventements n'est pas négligeable car-leur poids est en général environ le tiers du poids total de l'ossature acier du 20 bâtiment. De plus, si l'on tient compte du coût de leur mise en place, le prix de irevient de ces contreventements est souvent supérieur à celui des poteaux et des poutres de l'ossature» La présente invention a pour objet général de réduire largement le prix de la construction des ossatures en acier 25 des bâtiments de grande hauteur par l'élimination, ou la réduction importante, de l'emploi des contreventements en acier de type classique» Un autre objet de l'invention est l'emploi de panneaux en béton armé pour constituer les contreventements de l'ossa-30 ture acier d'un bâtiment. Ces panneaux peuvent être logés à l'intérieur des ouvertures rectangulaires délimitées par les poteaux et les poutres de l'ossature qui sont rattachés les uns aux autres, ou bien être adjacents avec cette ouverture, et sont rattachés d'une façon particulière aux poteaux et aux 35 poutres» L'emploi de tels panneaux présente un certain nombre d'avant-- "es qui concourent tous à réduire le prix de l'ossature 72 12298 2 2132766 du bâtiment. Le poids total de l'acier utilisé est fortement réduit puisqu'il suffit a'utiliser pour 1*armature de ces panneaux l'acier seulement nécessaire pour qu'ils puissent constituer des contreventements» La rigidité requise pour ces con- 5 treventements, qui exigerait un poids d'acier bien supérieur à celui nécessaire pour leur donner une résistance suffisante, leur est assurée par le béton. De plus, ces panneaux peuvent constituer les parements des murs extérieurs du bâtiment et/ou ses cloisons intérieures fixes. D'autre part, la mise en place 10 selon l'invention de ces panneaux est bien moins onéreuse que celle des contreventements en acier utilisés jusqu'à présent. La description qui va suivre, et les dessins annexés donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs, feront mieux comprendre comment la présente invention peut être réalisée. 15 Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue en perspective d'une partie de l'ossature acier d'un bâtiment pourvue d'un panneau de con-treventement conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective et dessinée 20 à plus grande échelle d'une partie de la figure 1 vue de l'autre côté du panneau et montrant le mode de réalisation préféré du dispositif d'attache entre un panneau et l'ossature j - la figure 3 est une coupe faite suivant le plan 3-3 de la figure 2 ; 25 - la figure 4 est une vue de ce dispositif d'attache avec coupe partielle suivant le plan 4-4 de la figure 2 ; - les figures 5 et 6 sont respectivement une vue en élévation et une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation dudit dispositif d'attache ; 30 - les figures 7 et 8 sont, respectivement, une vue en élévation et une vue en coupe transversale d'un troisième mode de réalisation dudit dispositif d'attache j - les figures 9 et 10 sont respectivement une -vue en élévation et une vue en coupe transversale d'un quatrième 35 mode de réalisation dudit dispositif d'attache ; et - les figures 11 et 12 sont respectivement une vue en élévation et une vue en coupe transversale d'un cinquième 72 12298 3 2132766 mode de réalisation audit dispositif d'attache* La fi;.Tire 1 représente une partie d'une ossature en acier 14 typique pour bâtiment de grande hauteur comprenant des poteaux verticaux 15 et la rattachés à la manière habituel-5 le par ces rivets, des boulon a ou des soudures à des poutres noriscntcles 17 et 15. Les goussets et autres types de contre-ventenent habituellement utilisés sont remplacés selon l'invention par des panneaux en béton arme 19, c'est-à-dire par des panneaux en béton coulé renforcés par des fers à béton noyés. 10 Ces panneaux peuvent être coulés à l'avance ou sur place et, si désiré, peuvent être précontraintso Le panneau 19 est plus grand que l'ouverture rectangulaire délimitée par les poteaux 1b et 16 et les poutres 1? et 18 et est représenté appliqué contre la face extérieure de l'ossature du bâtiment. Toutefois, 15 ces panneaux peuvent avoir aes dimensions égales ou légèrement inférieures à celles des ouvertures rectangulaires de l'ossature et sont alors Logés dans ces ouvertures comme c'est le cas pour les panneaux 19' de la fit:ure 1» D'autre part, ces panneaux peuvent être appliqués soit contre la face extérieure, soit 20 contre la face intérieure de l'ossature. Les panneaux 19 et 19' sont rattachés à l'ossature 14- par des éléments d'attache spéciaux dont cinq modes de réalisation différents sont.décrits ci-après. Chacun de ces éléments d'attache fixe un panneau sur l'un des éléments de l'ossature 25 (sur l'une des poutref 1? et 18 ou sur l'un des poteaux 15 et 16) de façon g.tte :seules les forces parallèles à la longueur de cet élément d'ossature soient transmises par le panneau et cet élément d'ossature et que, pratiquement, aucune force perpendiculaire à la longueur de cet élément d'ossature ne soit transie mise par eux» Il en réstîlte que i;oute force latérale de cisaillement qui s'exerce sur l'ossature 14-, telle que celles provenant de l'-cticn du vent, et qui tend à faire pivoter les poutres et les poteaux autour de leurs peints de rattachement mutuels est absorbée par les panneaux 19 et 19'. 35 L'autre part, les forces de compression pure, qu'elles proviennent soit des poids supportés par les poutres 17 et 18, soit des charges latérales de flexion entre appuis supportées BAD ORIGINAL 72 12298 4 2132766 pâr les poteaux 15 et 16, ne sont transmises que pour une faible partie par les panneaux 19 et 19' et sont transmises presque exclusivement et respectivement par les poteaux et par les poutres. Les dispositifs d'attache de l'invention permet-5 tent d'obtenir ce résultat car chacun d'eux empêche tout mouvement relatif dans la direction de la longueur de l'élément d'ossature associé entre le panneau 19 et cet élément d'ossature, mais permet les mouvements relatifs dans la direction perpendiculaire à la longueur de l'élément d'ossature^associé entre 10 le panneau et cet élément d'ossatureo Le mode de réalisation actuellement préféré du dispositif d'attache de l'invention est représenté sur les figures 1 à 4, les figures 2, 3 et 4 montrant la façon suivant laquelle ce dispositif d'attache est associé à une poutre 17» Ce^ dispo-15 sitif d'attache comprend une chape en forme d'U 22, de préférence en acier, dont les joues constituent deux plaques 23 distantes l'une de l'autre et entre lesquelles se log;e une tige 24 longue, rigide et résistant à la compression. Les bords libres des joues 23 de la chape 22 sont fixés, par des soudures par 20 exemple, sur la face inférieure de la semelle de la poutre 17° Une chape similaire 25, disposée de façon que ses joues 26 soient orthogonales avec celles 23 de la chape 22, est fixée par les bords libres de ses joues 26, par soudure par exemple, sur la face découverte d'une plaque 27 encastrée dans le pan-25 neau 19* Pour accroître sa résistance, cette plaque 27 peut être soudée à des tiges d'ancrage 28 noyées dans le panneau 19» Les joues 26 de la chape 25 reçoivent aussi entre elles la tige 24. Ainsi qu'on le voit mieux sur la figure 4, la tige 30 24 est constituée par deux boulons 31 et 32, le boulon 3^ passant dans la chape 22 et le boulon 32 passant dans la chape' 25» Les têtes respectives 33 et 34 de ces boulons sont tournées en sens inverse l'une de l'autre, de sorte que les extrémités filetées de ces boulons sont adjacentes et sont réunies l'une 35 à l'autre par un manchon taraudé 35» Le diamètre des boulons 31 et 32 est légèrement inférieur à la distance qui sépare respectivement les plaques 23 et les plaques 26 qui les flan- BAD ORIGINAL 72 12298 5 2132766 quent (voir figux*e 3). Il en résulte que le boulon 31 est libre de se déplacer d,un mouvement latéral qui le rapproche ou l'éloigné de la poutre 1? et que le boulon 32 est libre de se déplacer d'un mouvement latéral qui le rapproche ou l'éloigné 5 du panneau 19. Un écrou 36 est vissé sur le boulon 31 de manière que, en coopération avec la tête 33 de ce boulon, il maintienne sans jeu appréciable, la chape 22 entre deux rondelles 37® Toutefois, 1'écrou 36 n'est pas serré au point que le boulon 10 31 ne puisse pas se déplacer latéralement pour s'appocher ou s'écarter ae la poutre 17e kais, 1'écrou 36 et la tête de boulon 33 empêchent tout mouvement longitudinal relatif entre le boulon 31 et la chape 22. Le manchon taraudé 35 est vissé sur le boulon 32 de façon que, en coopération avec la tête de bou-1b Ion 34, il maintienne sans jeu appréciable la chape 26 entre deux rondelles 38. Ainsi, le manchon taraudé 35 et la tête de boulon 3"+ empêchent tout mouvement longitudinal relatif entre le boulon 32 et la chape 25« Si désiré, le manchon 35 peut aussi être bloqué suffisamment pour éviter tout mouvement laté-20 ral relatif entre le boulon 32 et la chape 25. Toutefois, et de préférence, un tel mouvement latéral relatif est permis pour compenser les différences de dilatations et de. contractions thermiques entre l'ossature 14 et le panneau 19. On voit donc que la tige 24 empêche tout mouvement 25 relatif entre le panneau 19 et la poutre 17 parallèlement à la longueur de la poutre, mais permet les mouvements relatifs de ce panneau et de cette poutre perpendiculairement à la longueur de celle-ci. De plus, on remarquera que les chapes 22 et 25 étant 30 montées orthogonalement l'une par rapport à l'autre, ainsi qu' on le voit sur la figure 3j la précision requise pour la fixation de ces chapes respectivement sur les éléments de l'ossature et sur les panneaux est fortement diminuée en raison du jeu considérable ménagé pour l'alignement des boulons 31 et 32. 35 2n pratique, le panneau 19 peut être levé et mis en position après avoir été muni des boulons 32 et des manchons d'accouplement 35» et les boulons 31 porteurs chacun d'un écrou 72 12298 6 2132766 39 peuvent être montés à l'avance dans les chapes 22. Les boulons et 32 sont ensuite mis en place dans leurs chapes respectives de façon qu'ils soient alignés les uns sur les autres, puis sont réunis par les manchons 35. 5 Ainsi qu'on le voit sur la figure "1, chaque poutre et chaque poteau peuvent être pourvus de dispositifs d'attache du type de celui qui vient d'être décrit. Le rattachement d'un tel dispositif à ion poteau est exactement le ràême que celui décrit dans le cas d'une poutre et se présente comme indiqué 10 par la figure 2 en supposant que cette figure a été tournée de 90°. Le dispositif d'attache qui vient d'être décrit peut être utilisé sur un panneau 19 qui se loge dans une ouverture rectangulaire de l'ossature 14 aussi bien que sur un panneau appliqué contre la face extérieure ou contre la face intérieure 15 cle cette ouverture® Les figures 5 et 6 représentent un autre mode de réalisation des dispositifs d'attache qui réunissent un panneau 19' à une poutre 18. Une plaque rigide 43. est fixée, par soudure par exemple, sur la poutre 18, cette plaque étant située 20 dans un plan parallèle à la fois à la longueur de la poutre et au plan du panneau. Un boulon 44 passe sans jeu dans un trou percé dans la plaque 43 et est maintenu en position sur cette plaque par son écrou 45. Une autre plaque rigide 46 est partiellement noyée 25 dans le panneau 19' et dépasse hors de celui-ci dans un plan parallèle à celui de la plaque 43o Pour assurer une bonne liaison entre la plaque 46 et le panneau 19*, cette plaque peut être soudée à une tige d'ancrage 47 en forme de double crochet noyée dans le panneau. La plaque 46 est percée d'une fente 48 30 perpendiculaire à la longueur de la poutre 18. Le boulon 44 passe dans cette fente 48 et un écrou 49 l'empêche de sortir de celle-ci. Ce boulon a un diamètre légèrement inférieur à la largeur de la fente, de sorte qu'il peut glisser longitudinale-ment dans celle-ci. On remarquera que ce dispositif d'attache 35 empêche tout mouvement relatif entre le panneau 19' et la poutre 18 parallèlement à la longueur de cette poutre, mais permet les mouvements relatifs entre le panreau et la poutre dans une 72 12298 7 2132766 direction perpendiculaix'e à la longueur de cette poutre» Un autre mode de réalisation du dispositif d'attache de l'invention est représenté sur les figures 7 et 8. un étrier rigide fixé sur la. poutre 18, forme 5 deux pactes d'extrémité 53 distantes l'une de l'autre dans la direction ce la longueur ce la poutre 18, Une plaque rigide 54, pax^'jielier.ent noyée dans le paniieau 19, dépasse hors de celui-ci dans un plan parallèle à la fois à la longueur de la poutre et au plan du panneau» Oette plaque 54 peut être soudée 10 à .une tige d'ancrage :>5 formant double crochet et noyée dans le panneau 19' . La plaque ;?4 se loge sans jeu appréciable entre les pattes 53 de l1étrier et empêche tout mouvement relatif dans la direction de la longueur de la poutre 18, mais peut se déplacer d'un mouvement qui l'éloigné ou la rapproche de cette 15 poutre sans sortir des pattes ?3 de l'étrier. Sur les figures 5 à fa, il a été supposé que le panneau 19* se loge dans 1'ouverture rectangulaire de l'ossature 14. Maie,/oes^4ij|^;sitifs d'attache peuvent aussi être utilisés pour la fixation, d'un panneau qui, comme le panneau 19 de la 20 figure 1, est plus large que l'ouverture de l'ossature et est appliqué contre la face extérieure de l'ossature.' Sur les figures 9 et 10, une cornière 58 en matière relatïvëménljîflexible est rattachée à la fois à la poutre 18 et au panx:.eau 19» Cette cornière est partiellement encastrée dans 25 le panneau^ i1§y--est soudée à une tige d'ancrage 59 formant dou-. _._"ple. crochet noyée dans le panneau, et est soudée à la poutre 18. Cette cornière 58 n'est pas flexible dans le sens de sa longueur, c1est-à-dire dans une direction parallèle à la lon-, - gueur de la-poutre, mais est flexible dans la direction perpen-50 diculaire à cette longueur.. Il en résulte qu'elle peut se déformer cor.L".e indiqué en pointillés sur la figure 10 pour per-aetere les mouvements reloiuifs entre le panneau 19 et la poutre 18 perpendiculaire-ien-c à la longueur de celle-ci. Un panneau peut; aussi être rattaché à un poteau ou à 35 une oeucre corme représenté sur les figures 11 et 12. Une barre rigide -52 fixée sur la poutre 18 est en saillie sur celle-ci. rjue r.a'.iére écr&sable t>3, matière plastique mousse appropriée BAD ORIGINAL 72 12298 8 2132766 par exemple, est fixée sur la poutre 18 de chaque côté de la barre 62 et aussi sur la surface supérieure de cette barre, surface qui n'est pas adjacente avec la poutre 18. Le bord du panneau 19* forme un évidement 65 dans la région de la "barre 5 62, cet évidement ayant une largeur bien supérieure à celle nécessaire pour recevoir cette barre. Il est prévu des conduits 64 qui partent de la face extérieure du panneau, débouchent dans l1évidement 65 et par lesquels une matière 66 coulante mais durcissable, telle qu'un 10 mortier ou un béton, peut être introduite dans 1'évidement 65» La matière 66 remplit cet évidement et vient en contact avec la "barre 62, la matière écrasable 63 et les parois de l'évidement 65. Après que cette matière 66 a effectué sa prise, il est évident qu'aucun mouvement relatif n'est possible entre le 15 panneau 19* et la poutre 18 parallèlement à la longueur de cette poutre. Mais, les mouvements relatifs de direction perpendiculaire à la longueur de la poutre sont permis par la présence de la matière écrasable 63 qui recouvre la surface supérieure de la barre 62. 20 Sur les figures 5 à 12, le panneau est représenté rattaché à une poutre formant le "bord inférieur de l'ouverture de l'ossature 140 Les mêmes dispositifs d'attache peuvent être utilisés pour rattacher le panneau à un poteau (les figures étant supposées tournées de 90°) ou à une poutre formant le 25 bord supérieur de l'ouverture de l'ossature (les figures étant supposées tournées de 180°). Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. 72 12298 9 2132766 BEYSK3ICATI0HE "1) Bâtiment comportant une ossature acier constituée par des éléments verticaux et horizontaux de forme allongée et interconnectés, et des éléments d'entretoisement prévus entre 5 ces éléments verticaux et horizontaux, ce bâtietaent étant caractérisé en ce que chacun desdits éléments d'entretoisement comprend un panneau en béton armé porteur de dispositifs d'attache permettant de le rattacher à l'ossature du "bâtiment, ces dispositifs d'attache étant agencés de façon à transmettre les 10 charges de cisaillement entre la structure du bâtiment et le panneau mais à ne transmettre pratiquement aucune charge due à la pesanteur entre ladite ossature et ledit panneau. 2) Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits dispositifs d'attache sont agencés de façon à 15 ne transmettre pratiquement aucune charge de compression entre l'ossature du bâtiment et le panneau. 3) Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits dispositifs d'attache comprend un élément de forme allongée rattaché au panneau et à une partie de l'os- 20 sature du bâtiment de façon à ne pouvoir pratiquement pas se déplacer longitudinalement par rapport ni au panneau ni à ladite partie de l'ossature du "bâtiment, mais à pouvoir se déplacer latéralement d'un mouvement qui l'approche ou l'éloigné de ladite partie d'ossature. 2> 4) Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits dispositifs d'attache comprend : - un élément de forme allongée, rigide et non compressible, s1 étendant parallèlement au plan du panneau et rattaché à celui-ci de façon à ne pouvoir pratiquement pas se déplacer longitudinalement par rapport à ce panneau ; 30 - deux plaques distantes l'une de l'autre, rigidement fixées sur une partie de l'ossature du bâtiment et en saillie perpendiculaire sur celle-ci, cet élément étant logé entre les deux plaques précitées et pouvant se déplacer latéralement d'un mouvement qui le rapproche ou l'éloigné de ladite partie d'os- 3b sature ; et - un élément porté par ledit élément de forme allongée 72 12298 10 2132766 et coopérant avec lesdites plaques qui empêche tout mouvement longitudinal dudit élément de forme allongée par rapport à ces plaques et à ladite partie d'ossature» 5) Bâtiment selon la revendication 4, caractérisé en 5 ce que lesdites plaques sont constituées par les joues d'une chape, les extrémités libres de ces joues étant fixées sur ladite partie d'ossature. 6) Bâtiment selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément de forme allongée est constitué par une 10 tige filetée au moins en partie, et en ce que l'élément qu'il porte est un manchon taraudé qui se visse sur ladite tige. 7) Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des dispositifs d'attache comprend : - un premier élément fixé sur le panneau et en saillie 15 par rapport à celui-ci ; - un deuxième élément fixé sur une partie de l'ossature du bâtiment et en saillie par rapport à celle-ci ; - une fente percée dans l'un de ces éléments, cette fente étant située dans un plan parallèle au plan du panneau et 20 étant dirigée perpendiculairement à la longueur de ladite partie d'ossature ; et - un boulon porté par l'autre desdits éléments, dont le diamètre est presque égal à la largeur de ladite fente et disposé de façon à pouvoir glisser suivant la longueur de cette 25 fente, ce par quoi lesdits premier et deuxième éléments ne peuvent pas se déplacer l'un par rapport à l'autre dans la direction de la longueur de ladite partie d'ossature, mais peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre dans la direction perpendiculaire à la longueur de cette partie d'ossature. 30 8) Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits dispositifs d'attache comprend : - un premier élément rattaché au panneau et en saillie sur celle-ci ; et - un deuxième élément fixé sur une partie de l'ossa- 35 ture du bâtiment et en saillie sur celle-ci, l'un desdits éléments formant deux pattes en saillie distantes l'une de l'autre dans la direction de la longueur de ladite partie d'ossature, 72 12298 2132766 et l'autre de ces éléments pouvant glisser entre lesdites pattes et ayant une dimension presque égale à la distance qui sépare ces deux pattes l'une ae l'autre, ce par quoi ces éléments ne peuvent pas se déplacer l'un par rapport à l'autre parallèlement à la longueur de ladite partie d'ossature mais peuvent se déplacer l'un par rajjport 4 l'autre perpendiculairement à la longueur de cette partie d'ossature. 9) Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits dispositifs d'attache comprend un élément rattaché à la fois au panneau et à une partie de l'ossature du bâtiment, cet élément étant flexible suivant une direction perpendiculaire à la longueur de ladite partie d'ossature mais étant pratiquement indéformable dans une direction parallèle à la longueur de cette partie d'ossature. 10) Bâtiment selon la. revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits dispositifs d'attache comprend : - un évidement ménagé dans le panneau ; - un élément fixé sur une partie de l'ossature du bâtiment et pénétrant dans cet évidement, cet élément comportant une.surface tournée à l'opposé de ladite partie d'ossature -une couche de matière écrasable recouvrant seulement cette surface ; et - une matière durcie et rigide remplissant ledit évidement et en contact avec ledit élément et avec le. matière écrasable.