Brevet FR2158534A1 — publié le 19730615

La présente invention est relative aux éléments ou assemblages de construction du type comprenant, d'une part, deux membrures, semelles ou autres pièces ou assemblages longitudinaux espacés l'un de l'autre et comprenant chacun une paire de barres parallèles espacées et, d'autre part, plusieurs barres transversales qui relient les membrures ou les semelles entre elles. Un exemple d'un tel élément de construction est une poutre en treillis composée d'une membrure supérieure, d'une membrure inférieure, et d'une âme formée de barres comprimées et de barres tendues disposées perpendiculairement aux membrures et/ou diagonalement, qui relient les membrures supérieure et inférieure entre elles.L'invention est cependant applicable également à d'autres éléments de construction de ce type, tels que les fermes et des éléments de charpente utilisés à d'autres fins, par exemple à la construction de tours ou de mâts en charpente. Les deux membrures ou semelles espacées l'une de l'autre peuvent être parallèles ou inclinées l'une par rapport à l'autre et, dans certains cas, elles peuvent se rejoindre à l'un des bouts ou aux deux bouts. Dans n'importe quel élément de construction de ce type, la stabilité ou rigidité latérale de l'ensemble de la construction revêt une importance considérable, à cOté de ses caractéristiques de charge normales. L'intervalle entre les deux barres longitudinales de chaque membrure contribue à l'augmentation de la rigidité globale, et il en va de même en ce qui concerne la rigidité propre de chacune des membrures ou de chacune des semelles, et des barres transversales. Une partie de ces barres transversales peuvet être conçues comme barres comprimées et une autre partie de ces barres penkntêe être conçues comme barres tendues; toutefois, dans de nombreuses cons- tructions, de tels éléments de charpente doivent être conçus de manière qu'une barre tendue soit capable d'agir comme une barre comprimée sous des conditions anormales, de sorte que leur rigidité adéquate a de l'importance. Dans les éléments de construction connus de ce type, les barres transversales sont disposées entre les deux membrures ou les deux semelles espacées, et leurs extrémités sont situées chaque fois entre les deux barres longitudinales constituant une membrure ou une semelle. Toutefois, dans les constructions connues, la rigidité globale est souvent inférieure à celle désirée, alors que le coût et le poids seraient plutôt un peu trop élevés. L'invention vise à créer un élément de construction perfectionné de ce type, qui réponde à une partie sinon à la totalité des conditions posées, et qui supprime au moins quelques-uns des inconvénients des constructions connues. Dans un sens très large, un élément de construction suivant l'invention comprend, d'une part, deux membrures ou semelles longitudinales espacées, comprenant chacune une paire de barres espacées et à peu près parallèles et, d'autre part, plusieurs barres transversales qui relient les membrures ou les semelles entre elles et dont les extrémités sont situées entre les barres de chaque paire, auxquelles ces extrémités sont attachées, cet élément de construction étant caractérisé en ce qu'au moins une partie, sinon la totalité,des barres transversales mtune forme bidimensionnelle en coupe transversale, et portent, tout au moins à leurs extrémités devant être disposées entre les deux barres de chacune des membrures ou semelles longitudinales, des ailettes latérales dont les bords libres sont fixés par soudage sur les parties adjacentes des barres faisant partie des membrures ou semelles. De préférence, les ailettes de chaque barre transversale sont situées dans un plan commun qui passe par l'axe neutre ou à proximité de l'axe neutre de la barre transversale en question. I1 s'ensuit que les contraintes de chaque barre transversale seront essentiellement symétriques par rapport à l'axe neutre, de sorte que les calculs deviennent plus fiables et que la tendance au flambement des barres transversales est réduite. Dans certains modes de réalisation de l'invention, les extrémités des barres transversales sont façonnées spécialement pour obtenir ces ailettes ou parties élargies. Par exemple, si la barre transversale est tubulaire (c'est-à-dire si elle a une section circulaire, rectangulaire ou autre), les ailettes latérales peuvent être formées en aplatissant au moins partiellement les extrémités de la barre. Si la barre transversale est massive, par exemple s'il s'agit d'une barre ronde, les extrémités peuvent également être aplaties pour former les ailettes latérales. Dans tous les cas, la largeur totale entre les bords libres des ailettes est de préférence plus grande que la largeur de la barre transversale sur sa partie située entre les deux membrures ou semelles. Selon un mode de réalisation préféré, chaque barre transversale est formée par une cornière dont les ailes sont aplaties ou écartées l'une de l'autre sur chaque extrémité de la barre, c'est-à-dire sur l'extrémité venant se placer entre les deux barres longitudinales formant l'une des membrures ou semelles, sur lesquelles sont soudés les bords libres des deux ailettes ainsi formées sur l'extrémité de la barre transversale en cornière. Les ailettes des barres transversales sont de préférence soudées d'un côté seulement, à savoir sur le coté norrialement arrondi de l'aile d'une cornière de type courant. L'invention crée également une construction comprenant plusieurs de ces éléments, sous forme de poutres en treillis, disposés paral-lèlement les uns aux autres pour couvrir un espace, ces poutres en treillis étant séparées et la construction ne comprenant pas de barres longitudinales reliant les poutres les unes aux autres. Dans n'importe quelle poutre e treillis, la rigidité latérale a une importance considérable, en plus de ses caractéristiques de charge normales. Dans les poutres en treillis classiques, les diagonales sont constituées, par exemple, par des barres rondes et massives, pouvant s'étendre d'une extrémite de la poutre à l'autre, ces baryes étant coudées et étant soudées alternativement sur la membrure supérieure et sur la menrure intérieure.De telles constructions Ont plusieurs incutv'efllerts. En particulier, la largeur dans le sens latéral d'une telle barre et relativement petite, de sorte que le "moment d'ivertie" de la pâtre n rapport à un axe horizontal est relativement petit, et que la rigidité est inférieure à celle qui serait souhaitable.La rigidité de chacone des diagonales formées par les différentes longueurs entre les coudes d'une telle barre est en outre faible, de sorte qu'il faut souvent prévoir une barre ayant une section transversale plus grande que celle qui serait uornialement nécessaire, afin d'obtenir ainsi des diagonales ayant la résistance à la compression voulue. il en résulte que le poids des barres tendues est excessif, ce qui équin t à une nouvelle augmentation inutile du prix et du poids.A la différence de ces constructions connues, dans une poutre en treillis réalisée conformément à l'invention, les diagonales constituées par des cornières ont une rigidite propre présen tant un rapport plus favorable avec leur poids et l'aire de leur section transversale, comparativement à une barre ronde massive, si bien que les barres comprimées peuvent avoir une plus petite section transversale et un poids plus faible; de plus, comme la largeur des diagonales constituées par des cornières est relativement grande, l'écartement horizontal des deux barres longitudinales formant une membrure - et pouvant également entre constituées par des cornières - devisent bien plus grand, ce qui augmente considérablement la rigidité latérale de l'ensemble de la poutre. Par ailleurs comtale le choix entre les cornières de différentes sections est très rand, il est facile de réaliser des poutres en treillis suivant l'invention en fonction d'une grande variété de travées et de charges. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une poutre en treillis suivant l'invention, comprenant des barres diagonales comprimées, des barres diagonales tendues et des montants supplémentaires à certains points; - la figure 2 est une vue en élévation latérale d'une autre poutre en treillis suivant l'invention, comprenant des barres diagonales et verticales alternées; - la figure 3 est une vue en élévation latérale d'une ferme comprenant des diagonales et des montants alternés;; - la figure 4 est une coupe transversale verticale d'une poutre en treillis du type représenté sur la figure 1, montrant une diagonale ou un montant en cornière dont les ailes ont été déformées aux deux extrémités; - la figure 5 est une coupe quelque peu schématique et à plus grande échelle de l'extrémité supérieure d'une des diagonales en cornière, montrant les ailes aplaties et les liaisons soudées entre les ailettes ainsi obtenues et les deux barres longitudinales d'une membrure; - la figure 6 est une vue en perspective d'une extrémité d'une des diagonales en cornière, montrant également l'aplatissement des ailes;; - la figure 7 est une coupe verticale analogue à celle de la figure 4 mais d'une autre forme de poutre en treillis, dans laquelle les barres longitudinales formant les membrures supérieure et inférieure sont creuses et présentent une section transversale rectangulaire; - la figure 8 est une vue en perspective d'une partie d'une barre transversale creuse à section rectangulaire, dont l'extrémité a été aplatie pour former deux ailettes latérales; - la figure 9 est une vue d'en bout de l'extrémité de la barre représentée sur la figure 8 après sa fixation par soudage entre les deux barres longitudinales formant une membrure; - la figure 10 est une vue en perspective semblable à celle de la figure 8, mais montrant l'extrémité aplatie d'une barre transversale creuse ayant une section circulaire;; - la figure 11 est une vue analogue à celle de la figure 9, montrant les soudures sur l'extrémité de la barre représentée sur la figure 10; et - les figures 12 à 15 sont des vues analogues à celles des figures 9 et 11, montrant les soudures de quatre autres formes de barres transversales, ayant chacune été déformée à ses extrémités en vue de la formation d'ailettes latérales destinées à être soudées sur les barres longitudinales espacées formant une membrure. La poutre en treillis représentée sur la figure 1 comprend une membrure ou semelle supérieure 10, une membrure ou semelle inférieure 11 et des barres transversales 12 disposées diagonalement et reliant les membrures entre elles. A certains points, en particulier près de son milieu, la poutre comprend en outre des montants comprimés 13. Les figures 4 à 6 montrent que chacune des membrures est composée d'une paire de cornières 14 ou 15, et que chacune des diagonales 12 est formée par une cornière 16 dont les ailes sont écartées l'une de l'autre aux extrémités 17, 18 pour former des ailettes latérales qui sont situées dans un plan passant par l'axe neutre de la cornière, et qui sont soudées sur les ailes verticales des cornières 14, 15. Chacune des cornières 16 - formant des barres comprimées ou des barres tendues - est disposée symétriquement entre les deux cornières 14 ou 15 de chaque membrure, de sorte que l'angle 9 de la cornière est situé au milieu entre les cornières 14 ou 15 formant chaque fois une paire. De préférence, toutes les diagonales en cornière sont disposées de manière que leurs angles 9 soient dirigés vers le haut afin d'éviter l'accumulation de poussière ou d'eau. Avant que les extrémités des diagonales 16 soient soudées en place entre les deux paires de cornières 14, 15, les ailes de chacune des cornières formant une diagonale sont partiellement aplaties ou écartées aux extrémités opposées de la cornière, comme représenté sur les figures 5 et 6, de sorte que chaque cornière présente une paire d'ailettes parallèles 7 à chacune de ses extrémités opposées. Ces ailettes sont formées de manière qu'elles soient situées dans un plan commun passant par le "centre de gravité" G du corps de la cornière, comme représenté sur la figure 5.Les bords libres de ces ailettes 7 sont soudés, aux points désignés par 8, sur les ailes verticales intérieures adjacentes des deux paires de cornières 14, 15 formant les membrures supérieure et inférieure, les soudures 8 étant réalisées sur le côté intérieur de chaque ailette, c'est-à-dire sur le coté qui est normalement arrondi sur l'extrémité libre de chaque aile de la cornière, cet arrondi formant un espace en V avec la cornière 14 ou 15, ce qui permet une soudure facile. En beaucoup de cas, il suffit d'une soudure d'un cOté seulement de chaque ailette, comme représenté sur la figure 5. Une telle réalisation apporte toute une série d'avantages. En premier lieu, comme cela ressort des dessins, l'écartement latéral entre les cornières 14 ou 15 de chaque paire - formant chaque fois une membrure peut être augmenté notablement, ce qui se traduit par une augmentation considérable de la rigidité de l'ensemble de la poutre puisque toute augmentation de cet écartement latéral équivaut à une augmentation au carré du moment d'inertie par rapport à l'axe neutre. I1 ressort également de ce qui a été décrit jusqu'ici, ainsi que des dessins, que les ailettes 7 se traduisent par une nouvelle augmentation de la largeur latérale de chaque diagonale à l'endroit où celle-ci est disposée entre une paire de cornières formant une membrure, cornières sur lesquelles est soudée cette diagonale.La rigidité de chaque diagonale - ayant une grande importance lorsqu'elle agit comme une barre comprimée - est beaucoup plus grande que dans le cas d'une barre ronde massive, pour le même poids et pour le même prix, ce qui permet donc d'économiser de la matière. On notera également que chaque diagonale en cornière est disposée symétriquement entre les deux cornières formant chaque fois une membrure, ce qui est également un avantage au point de vue de la rigidité de l'ensemble de la poutre. La figure 2 représente une variante de réalisation d'une poutre en treillis, comprenant une membrure supérieure 10, une membrure inférieure 11 et des diagonales 12 qui alternent avec des montants 13. A l'exception de la disposition des diagonales et des montants, cette poudre est généralement semblable à celle de la figure 1. La figure 3 représente une ferme, également réalisée suivant l'invention, qui comprend une membrure inférieure 20 et deux membrures supérieures inclinées 21, 22 qui se rejoignent au faîte 23, les membrures supérieures et inférieure étant reliées entre elles par des diagonales 12 et des montants 13. La figure 7 est une coupe verticale semblable à celle de la figure 4, montrant une autre construction possible, dans laquelle chaque membrure comprend une paire de barres longitudinales 24 ou 25, formées chacune par un profilé creux à section transversale rectangulaire, et dans laquelle les diagonales 12 ou les montants 13 sont constitués chaque fois par une cornière 26. Cette constr',ction est par ailleurs semblable à celle de la figure 4. Les figures 8 et 9 représentent un autre exemple d'une barre transversale, constituée dans ce cas par un tronçon de tube 30 à section carrée dont les extrémités sont aplnties, comme désigné par 31, pour former une paire d'ailettes 32 sur chaque extrémité. I1 est à noter que la largeur totale de ces ailettes 32 est légèrement supérieure à la largeur correspondante - mesurée en diagonale - dt la partie principale du profilé creux 30. L' extrémité 31 est disposée en position diagonale entre deux barres longitudinales 34, 35 formant une membrure, comme représenté sur la figure 9, et les bords libres des deux ailettes 32 sont soudés sur la barre longitudinale correspondante le long d'un côté seulement, désigné par 33, de manière que ces deux soudures 33 soient situées sur des côtés opposés dans un but de symétrie. I1 est à noter que le plan contenant les bords d-s deux ailettes 32 passe par le "centre de gravité" ou "l'axe neutre" du profilé. La barre transversale représentée sur la figure 10 est de section circulaire et creuse (bien qu'elle pourrait également être massive), et ses extrémités sont également aplaties, comme désigné par 7, pour former chaque fois une paire d'ailettes latérales 38 qui sont soudées, comme représente sur la figure Il, sur les deux barres longitudinales espacées 34, 35 formant une membrure, comme dans l'exemple de la figure 9. Là encore, on riotera que le plan contenant les bords libres des ailettes 38 passe par l'axe neutre ou le centre de gravité du profilé, et que les soudures 36 sont disposées symétriquement. La figure 12 montre une barre transversale 40 en T dont les deux ailes latérales 42 sont déformées, aux extrémités de la barre, de manière que leurs bords libres soient situés dans un plan commun passant par l'axe neutre 41 ou à proximité de cet axe. Les ailes sont reliées par des soudures 43 aux deux barres longitudinales espacées 34, 35 formant une membrure; dans ce cas, l'arrondi normalement prévu sur les bords libres des ailes du profilé forme un espace en V avec les barres longitudinales 34, 35, ce qui permet une soudure facile. La figure 13 représente un exemple d'une barre transversale creuse à section triangulaire dont les extrémités sont aplaties pour former deux ailettes latérales 45 dont les bords libres sont soudés sur les deux barres longitudinales espacées 34, 35 d'une membrure, comme dans les exemples précédents. là encore, on notera que la largeur totale de ces ailettes 45 est plus grande que la largeur normale du profilé. La figure 14 montre une barre trasversale en T dont les deux ailes latérales 47 sont repliées vers l'extérieur aux extrémités, de manière que leurs bords libres soient situés dans un plan commun cor.tenant l'axe neutre 48. Les bords libres des ailettes ainsi formées sont également soudés aux barres longitudinales 34, 35 et l'arrondi prévu normalement sur le bord des ailes étant utilisé pour une réalisation facile des soudures. la figure 15 correspond à la figure 14, sauf que la barre transversale St en T au lieu d'être en U. Dans ce cas, deux ailes 49 ne sont pas déformées, tandis que les deux autres ailes 50 sont déformées vers l'extérieur aux extrémités du profilé, de manière que leurs bords libres soient situés à peu près dans un plan passant par l'axe neutre 51. Ces bords libres sont soudés sur les barres longitudinales 34, 35 formant une membrure, comme dans l'exemple de la figure 14. I1 n'est pas indispensable que les extrémités des barres transversales soient déformées pour obtenir les ailettes latérales Par exemple, dans le cas d'un profilé en T comme représenté sur la figure 12, les extrémités peuvent être laissées telles quelles, quoique cela peut avoir pour résultat que les extrémités ne sont pas situées exactement dans un plan passant par l'axe neutre. Une telle barre peut également être façonnée sur toute sa longueur dans la forme représentée sur la figure 12, de sorte qu'aucune opération particulière n'est nécessaire pour la déformation des extrémités du profilé. REVENDICATIONS 1. Elément de construction comprenant, d'une part, deux membrures ou semelles longitudinales espacées, comprenant chacune une paire de barres espacées et à peu près parallèles et, d'autre part, plusieurs barres transversales qui relient les membrures ou les semelles entre elles et dont les extrémités sont situées entre les barres de chaque paire, auxquelles ces extrémités sont attachées, caractérisé en ce qu'au moins une partie, sinon la totalité, des barres transversales ont une forme bidimensionnelle en coupe transversale, et portent, tout au moins à leurs extrémités devant être disposées entre les deux barres de chacune des membrures ou semelles longitudinales, des ailettes latérales dont les bords libres sont fixés par soudage sur les parties adjacentes des barres faisant partie des membrures ou semelles. 2. Elément de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes de chaque barre transversale sont situées dans un plan commun qui passe par l'axe neutre ou à proximité de l'axe neutre de la partie de la barre transversale située entre les deux membrures ou semelles. 3. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les extrémités des barres transversales sont façonnées spécialement en vue de la formation desdites ailettes. 4. Elément de construction selon la revendication 3, caractérisé en ce que les barres transversales sont tubulaires, et en ce que leurs extrémités sont aplaties, tout au moins en partie, pour former les ailettes latérales. 5. Elémentwde construction selon la revendication 3, caractérisé en ce que les barres transversales sont massives, et en ce que leurs extrémités sont aplaties partiellement pour former les ailettes latérales. 6. Elément de construction selon la revendication 3, caractérisé en ce que les barres transversales comprennent deux ou davantage d'ailes ou une âme et une ou plusieurs ailes sur toute leur longueur, et en ce que les extrémités libres de deux ailes ou d'une âme et d'une aile sont déformées vers l'extérieur pour former lesdites ailettes. 7. Elément de construction selon la revendication 6, caractérisé en ce que les barres transversales sont constituées chacune par une cornière qui est disposée de manière que son angle ou sommet soit situé symétriquement entre les deux barres de chaque membrure ou semelle. 8. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la largeur totale mesurée entre les bords libres des ailettes est plus grande que la largeur de la barre transversale mesurée en des points situés entre les deux membrures ou semelles. 9. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ailettes des barres transversales sont soudées sur les barres transversales des membrures ou semelles lc long d'un côté seulement.