Brevet FR2182742A1 — publié le 19731214

La présente invention est relative àun élément de charpente en bois tel que poteau ou pilier, arbalètrier; elle a également pour objet une charpente en bois obtenue par assemblage de plusieurs de ces éléments entre eux, notamment au niveau de chacun de ses modules transversaux constitués de deux poteaux ou piliers verticaux réunis en partie haute par deux arbalétriers inclinés assemblés à leur sommet, les arbalétriers des différents modules transversaux étant réunis par l'intermédiaire de pannes longitudinales de manière à constituer la ferme d'un bâtiment. L'invention s'applique notamment à la construction de bâtimentsà usage agricole (hangars), publicitaire (hall d'expositions), commercial (marchés) , ces divers dmaines d'applications étant bien entendu cités à titre d'exemples non limitatifs. On sait que les charpentes métalliques sont d'une fabrication longue, qu'elles nécessitent un matériel couteux pour leur exécution et elles sont donc nécessairement d'un prix .te revient élevé. En outre, elles présentent une mauvaise résistance à l'incendie et, dans les bâtiments à usage agricole, on note sur les divers éléments de la charpente métallique la formation rapide de rouille dûe à la condensation provoquée par les animaux (expiration) Du fait de ces nombreux inconvénients, les entrepreneurs réalisent dans un grand nombre de constructions une charpente obtenue à partir d'éléments exclusivement en bois.Dans les systèmes actuels de construction. chaque poutre élémentaire de la charpente (poteaux, arbalétriers) d'un module transversal se présente sous la forme d'un profilé vertical à section droite en I , l'âme de ce I étant disposée transversalement et les deux ailes longitudinalement. Chaque aile de la poutre élémentaire est une pièce de bois dénommée membrure fendue en partie médiane de façon à présenter une rainure longitudinale interne à lrinté rieur de laquelle est encastrée une âme en contreplaqué, verticale, transversale, perpendiculaire aux plats des membrures.Les inconvénients que présentent de telles charpentes en bois sont nombreux : les poutres ont une mauvaise résistance au flambage créé par les charges ( toit, couverture) et de ce fait on limite lors de la construction la hauteur des poteaux verticaux et la portée du bâtiment, les poutres ont une mauvaise tenue au montage causée par la perte de résistance des membrures refendues sur le plat, la résistance mécanique de la charpente est limitée ou, pour être augmentée, nécessite une élévation notable du prix de revient de la construction , le temps de fabrication de la charpente est long, le volume de stockage dans les bâtiments agricoles est restreint car on note principalement la présence de poinçons et d'entraits, enfin les bâtiments réalisés sont inesthétiques du fait de la section même de chaque poutre élémentaire puisquelle ne constitue pas un volume clos, régulier, dépourvu de pièce de bois proéminente, comme le serait un coffrage La présente invention a pour but de remédier aux divers inconvénients précités et, à cet effet, elle a pour objet un élément de charpente en bois formant poutre élémentaire, du type poteau, arbalètrier, ainsi qu'une charpente réalisée par assemblage des divers éléments, dont les caractéristiques essentielles sont de présenter d'excellentes résistances mécaniques aussi bien longitudinales que transversales, d'être d'une bonne esthétique, d'être d'un prix de revient moins élevé qu'une charpente en bois traditionnelle et d'offrir la possibilité d'un grand volume de stockage, du fait d'une part d'une non limitation dans la hauteur des poteaux et la portée du bâtiment, d'autre part de la disparition des entraits et poinçons. Un élément de charpente en bois selon l'invention, constituant une poutre élémentaire du type poteau ou pilier, arbalétrier, etc. est caractérisé par le fait qu'il se compose de deux membrures profilées mye; tes disposées sensiblement parallèles l'une à l'autre de sorte que le chant d'une membrure soit situé dans le plan d'un des deux chants de l'autre membrure et que le plat d'une membrure soit tourné vers l'un des deux plats de l'autre membrure, lesdites membrures étant espacées et réunies par deux plaques latérales de contreplaqué, parallèles,perpendiculaires aux plats des membrures fixées chacune à deux chants pris respectivement sur l'une et l'autre membrure. Une charpente en bois pour bâtiment, constituée de plusieurs modules transversaux réunis par des pannes, chaque module étant obtenu par assemblage d'éléments ainsi qu'il vient d'être défini est caractérisée par le fait que chacun des éléments du module est disposé,par rapport au bâtiment te rminé, de sorte que les plats de ses membrures soient placés dans le sens général longitudinal et que les plaques de contreplaque soient placées dans'le sens général transversal. On décrira ci-après, à titre d'exemple nullement limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue de face d'un module transversal de la charpente obtenu par assemblage des éléments selon l'invention constituant chacun une poutre élémentaire, . la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II d'un poteau du module transversal de la figure 1 cette coupe schématisant la section droite d'un élément de charpente selon l'invention la figure 3 est une vue en plan d'une variante de réalisation de l'élément de charpente selon l'invention dans lequel les deux membrures sont rigoureuse ment parallèles l'une à l'autre la figure 4 est une vue de détail d'une variante de scellement du poteau d'un module transversal , utilisé notamment dans les bâtiment de grande portée. Une charpente en bois pour bâtiment se compose de plusieurs modules transversaux dont un exempl e est représenté àla figure 1, modules réunis en des partie haute par des pannes longitudinales 1 reposant sur arbalétriers 2 euxmêmes en appui sur les poteaux 3. Les modules transversaux sont répartis le long du hangar selon des intervalles généralement réguliers et voisins de quatre à six métres. Chaque élément de charpente constituant une poutre élémentaire, soit un poteau 3, soit un arbalétrier 2, se compose de deux membrures profilées méplates 4 , rabotées sur les côtés, disposées sensiblement parallèles l'une à l'autre de sorte que le chant 4a d'une membrure 4 soit situé dans le plan d'un des deux chants de l'autre membrure et que le plat 4b d'une membrure 4 soit tourné vers l'un des deux plats de l'autre membrure ; les deux membrures en vis à vis sont espacées et réunies par deux plaques latérales de contreplaqué 5, parallèles et perpendiculaires aux plats 4b des membrures 4, fixées cha cune à deux chants 4a pris respectivement sur l'une et l'autre membrure. Le contre-plaqué, du type "Marine extérieur", a une épaisseur de 10 à 15 mm selon la portée du bâtiment; il est de préférence collé puis cloué sur les membrures le clouage s'effectuant automatiquement au moyen de pointes inoxydables disposées de préférence en quinconce comme indiqué en 6 à la figure 3, sensiblement tous les 10 cm. Eventuellement, un agrafage peut remplacer le pointage pneumatique. Les deux membrures 4 sont soit rigoureusemnt parallèles l'une à l'autre (figure3) , soit légèrement inclinées l'une par rapport à l'autre ainsi qu'il est représenté à la figure 1, cette dernière disposition étant choisie à titre préférent iel. Ainsi, la membrure extérieure de chaque poteau est verticale et la membrure intérieure du même poteau est inclinée par rapport à cette verti- cale vers le haut, vers l'intérieur du bâtiment : le poteau va en s'élargissant de bas en haut.Chaque arbalétrier , incliné en règle généraled'un angle voisin de 25 à 35 par rapport à l'horizontale, se compose d'une membrure inférieure plus inclinée sur l'horizontale que la membrure supérieure de sorte que l'arbalétrier va en s' amincissant de la partie latérale (poteau) à la partie centrale du bâtiment (faitière). Pour un bâtiment de quinze mètres de portée, de cinq mètresde hauteur de poteau et de deux mètres à deux mètres cinquante de hauteur de toiture, la largeur hors tout d'un poteau croit régulièrement de vingt centimètres en partie basse à soixante centimètres en partie haute et la largeur hors tout d'un arbalétrier décroît régulièrement de soixante centimètres au niveau du poteau à vingt-cinq centimètres au niveau de la panne faitière 7. Par rapport au bâtiment terminé, les plats 4b des membrures 4 sont placés dans le sens général longitudinal et les plaques 5 de contre pl -7é assurant la réunion entre ces membrures sont placées dans le sens général transversal ainsi qu'il est représenté à la figure 1. Des entretoises 8, perpenliculaires à l'axe longitudinal du poteau 3 ou de l'arbalétrier 2, assurent une meilleure liaison entre les membrures ainsi que le raccord des feuilles de contreplaqué 5. Le raccord de l'arbalétrier 2 sur la tête de son poteau correspondant 3 est obtenu en encastrant les membrures du poteau entre les feuilles de contreplaqué de l'arbalétrier. Dans les feuilles de contre plaqué 5 de chaque arbalétrier et les membrures 4 de chaque poteau on perc e des trous pour le passage de boulons de charpente galvanisés 9.(en général au nombre de huit) Les têtes d'arbalétrier au niveau de la panne faitière 7 sont réunies de préférence au moyen de deux pièces latérales de bois 10 qui passent de chaque côté de chaque arbalétrier en prenant ainsi ces derniers en sandwich . Les deux pinces de bois 10 sont reliées entre elles par des boulons de charpente 11, en général au nombre de huit, traversant les plaques de contreplaqué et les membrures qu elles relient , parallèlément aux plats 4b desdites membrures. La membrure inférieure de l'arbalétrier 2 et la membrure intérieure du poteau 3 travaillent en compression alors que la membrure extérieure du poteau et la membrure supérieure de l'arbalétrier travaillent en traction. Les efforts des membrures sont soulagés par les plaques due contrepla;ué 5. La fixation au sol des poteaux 3 est variable selon la portée du bâtiment que l'on doit construire. Pour un bâtiment de petite portée, on laisse subsister dans un socle en béton 12 un trou dans lequel on descend une plaque métallique 13 solidaire du poteau et scellée ensuite en 14 lors du remplissage du trou. Pour les bâtiments de grandéportée de l'ctitede quinze à trente mètres environ, on permet une certaine liberté de basculement transversal de chaque module en scellant chaque poteau 3 au sol par l'intermédiaire d'une plaque mobile en roation (figure 4). Le dispositif de soutien du poteau forme une cuvette recouverte d'une tôle 15 de quatre millimètres d'épaisseur et il est scellé au sol par l'intermédiaire de goujons 16 d'un diamètre de l'ordre de vingt millimètres scellés sur une longueur de l'ordre de trois cents millimètres. Les plats extérieurs des membrures intérieure et extérieure du poteau 3 sont réunis par une tôle en U 17 de quatre millim---res d'épaisseur présen tant une partie courbe d'un rayon inférieur à celui de la courbure de la cuvette 15. Deux flasques latéraux 18 , solidaires du dispositif de soutien, bloquent le poteau 3 en hauteur par l'intermédiaire d'un axe 19 traversant le poteau et les deux flasques ; chaque poteau 3 est ainsi immobilisé en hauteur par rapport au sol mais il est doué d'une certaine liberté de manoeuvre en rotation autour de son axe 19 et il peut avoir de légers débattements transversaux sous l'effet du vent notamment. La tôle 4 enserre le poteau 3 par serrage élastique ou, de préférence, est liée aux membrures de ce dernier par l'intermédiaire de vis 20. Les avantages de la construction proposée selon l'invention sont nom breuxtt de tous ordres : bonne tenue mécanique, esthétique améliorée, faible prix de revient, grand volume interne de stockage, etc.. Dans la construction proposée, les membrures 4 sont utilisées chacune dans leur entière épaisseur d'où une meilleure résistance et une impossibilité d'aboutir à un flambage des poutres. La réunion au moyen de deux feuilles de contreplaqué améliore notablement la résistance à la flèche due à l'effet des charges ou d'un vent latéral . La surface de collage et de fixation est importante, sans aucune limitation de longueur pour les matériaux de fixation et enfin l'ensemble réalisé a une bonne tenue au montage d'où un important gain de temps lors de l'exécution de celui-ci. Du fait de l'amélioration de l'ensemble des caractéristiques mécaniques de la charpente en bois, il est possible de construire des bâtiments d'une hauteur de poteau pouvant atteindre six mètres et dont la portée va jusqu'à trente mètres environ. L'esthétique de la construction se trouve amélioriée du fait que deux membrures réunis par deux plaques constituent un volume clos plus agréable à l'oeil qu'une poutre à section droite en I. Chaque poteau et aroaltrier cons- titue un coffre qu'il est possible de peindre à la demande. REVENDICATIONS 1. Elément de charpente en bois, constituant une poutre élémentaire du type poteau ou pilier, arbalètrier, etc. caractérisé par le fait qu'il se compose de deux membrures profilées méplates disposées sensiblement parallèles l'une à l'autre de sorte que le chant d'une membrure soit situé dans le plan d'un des deux chants de l'autre membrure et que le plat d'une membrure soit tourné vers l'un des deux plats de l'autre membrure, lesdites membrures étant disposées et réunies par deux plaques latérales de contreplaqué, parallèles, perpendiculaires aux plats des membrure s, fixées chacune à deux chants pris respectivement sur l'une et l'autre membrure. 2. Elément de charpente selon la reven dication 1 caractérisé par le fait que les plaques de contreplaqué sont collées sur les chants des membrures, puis clouées ou agrafées sur lesdites membrures. 3. Charpente en bois pour bâtiment, constituée de plusieurs modules transversaux réunis par des pannes longitudinales, chaque module étant obtenu par assemblage d'éléments selon l'une des revendications 1 èt 2, caractérisée par le fait que chacun des élérnents du module1 poteau, arbalétrier, est disposé par rapport au bâtiment terminé, de sorte que les plats de ses membrures soient placés dans le sens général longitudinal 'et que les plaques de contreplaqué soient placées dans le sens général transversal;; 4, Charpente selon la revendication 3 caractérisée par le fait que chacun des poteaux de ses modules transversaux se compose d'une membrure extérieure verticale et d'une membrure intérieure inclinée par rapport à cette verticale vers le haut, vers l'intérieur du bâtiment, de sorte que la largeur du poteau augmente progressivement de bas en haut. 5. Charpente selon l'une des revendications 3 et 4 caractérisée par le fait que chaque arbalétrier de ses modules transversaux se compose d'une membrure inférieure plus inclinée sur l'horizontale que la membrure supérieure de sorte que la largeur de l'arbalétrier va en s'amincissant de sa partie latérale par laquelle il repose- sur un poteau à la partie centrale du bâtiment où il s'appuie sur un arbalétrier symétrique. 6. Charpente selon l'une des revendications 3 à 5 caractérisée par le fait qu'au moins une de ses poutres élémentaire s, poteau ou arbalétrier, comporte entre ses deux membrures une entretoise interne perpendiculaire à l'axe longitudinal de la poutre élémentaire. 7. Charpente selon l'une des revendications 3 à 6 caractérisée par le fait que les membrures de chacun de ses poteaux sont encastrées entre les feuilles de contreplaqué d'un arbalétrier et que des organes de liaison traversent, au niveau du raccord du poteau et de l'arbalétrier, les feuilles de contreplaqué dudit arbalétrier et les membrures en regard dudit poteau. 8.' Charpente selon l'une des revendications 3 à 7 caractérisée par le fait que les têtes d'arbalétrier, au niveau de la panne faitière , sont réunies au moyen de deux pièces latérales de bois prenant chacun des deux arbalétriers en sandwich, lesdites pièces de bois étant reliées entre elles par des organes de liaison traversant les plaques de contreplaqué et les membrures ue chaque arbalétrier. 9. Charpente selon l'une des revendications 3 à 8 caractérisée par le fait que chacun de ses poteaux est fixé au sol sur un dispositif de soutien formé d'une cuvette scellée au sol, muni de deux flasques parallèles transversaux entre lesquels est encastré le poteau, ledit poteau Peposant sur la cuvette par l'intermédiaire d'une tôle en U et étant mobile en rotation entre les deux flasques autour d'un axe traversant ledit poteau et lesdits flasques de sorte que le poteau, immobilisé en hauteur par rapport au sol, est doué d'une certaine liberté de manoeuvre de basculement transversal autour de son axe.