Brevet FR2162308A1 — publié le 19730720

DESCRIPTION ELEMENTS MODULES TETRAELRIQUES DE CHARPENTE LETALLIQUE POUR REALISER UN PL ANCHER OU UNE COUVERTURE DE GRANDES PORTEES. On connait différents systèmes de constitution de résilles tridimensionnelles par assemblage d'éléments modulés pyramidaux,ce sont toujours des pyraides qui s'assemblent par les angles ou par les cotés de leur base polygonale,l'élément reposant alors sur son sommet.Dans le cas d'un assemblage sur les aigles celui-ci se faisant à 45,par boulonnage,dans tous les cas les éléments sont assemblés par un seul boulon situé dans chaque plan des diagonales des bases quadrangulaires. Ce mode d'assemblage dont l'efficacité est certaine présente cependant l'inconvénient que l'élément modulaire pyramidal reposait sur son sommet nécessite après assemblage de ces éléments entre-eux l'apport de profilés tubes ou autres pour lier(et réaliser de ce fait la nappe inférieure)les di efférents sommets entre-eux,ce qui nuit à une préfabrication totale.De plus il est difficile d'avoir avec ce système une rigoureuse symétrie intéressante dais le oas ou on voudrait faire travailler en traction ou en compression imdiféremment la nappe supérieure ou la nappe inférieure,oe qui se réalise dais le cas des portes à faux ou nous avons une inversion des efforts qui s'elereent alors dais les différentes pieces constituait la structure.Voir les différentes figures qui se rattachent à ce que nous venons de dire,fig 1,2,3,les figures 2 et 3 concernent les structures bidirectionnelles et non tridimensionnelles,la fig 1 nous montre un élément wodulair pyramidal conçu pour reposer sur son sommet et qui cette fois concerne les structures spatiales tridimensionnelles,dans ce dernier cas la réalisation et la constitution des deux nappes supérieure et inférieure nèest sont pas de meme nature. La présente invention a pour but d'éléminer les inconvénients ci-dessus:c'est à dire une structure spatiale qui soit tridimensionnelle qui présente une nappe inférieure de meme constitution et réalisation identique à la nappe supérieure ce qui actuellement est réalisé pour le cas de structure bidirectionnelles assimilables à des poutres pleines à âmes planes se coupa- nt à aigle droit;une structure spatiale tridimensionnelle constituée par éléments modulaires préfabriqués sans manutention spéciale hors ris l'assem- blage et le réglage des éléments boulonnés entre-eux. L'élément modulaire est un tétraèdre reposait sur une arête.Deux de ses arêes orthogeiales sont constituées des rares profilés qui peuvent avoir des sections diverses en U,eaV,en T.Â chaque section choisie correspondra un traitement spéciale des extrémités des profils constituant ces deux are- tes de sorte à ce que l'axe da la tige du boulon soit situé dans le prolon go gement des axes des fibres neutres qui des profils qui constituent ces are tes.Nous aurons à chaque extrémité des arêtes 3 une piece pleine en métal ou bossage percée de sorte à remplir 1. condition ci-dessus et usinée de s sorte a recevoir les extrémités des tubes ou des ronds 4 qui seront soudés directement sur elle(ou piutot leur section correspondant à leur angle d' attaque sur l'extrémités).Voir la fig X qui nous montre une axonométrie,et la fig 5 qui nous montre une élévation de l'élément,et la fig 6 qui nous montre une vue en plan de dessus de l'élément, la fig 7 nous montre les conditions à remplir pour l'assemblage des extrémités de l'élément tétraé drique,dans les différentes figures ces conditions se trouvent réalisées;; tige du boulon situé dans le prolongement de l'axe 5(fibre neutre) du pro fil 3 ou axe central du trou 2 du bossage 1 situé dans le prolongenent de d'axe 5,axei des deux tubes ou des ronds 4 aboutissant à chaque extrémité de l'élément tétraèdrique convergeant en un meme point O situé sur l'axe 5 après assemblage de deux éléments tétraédrique fig 8 sur leur sommet res pectif comme le montre la fig 9 les points O et O' se trouvent confondus fig 8 (a) et (b).Ce qui fait que nous évitons de cette façon la création de couples et de moments qui existeraient si les points O et O' étaient pas confondus. La fig 4 nous montre une axonométrie de l'élément modulair qui est un tétraèdre,en 1 sont indiqués les bossages,percés en 2,en 4 les barres tubes ou ronds,en 3 les profils qui constitueront les nappes inférieures et supérieures de la structure après assemblage des éléments Xodulairs réalisé dans les deux directions XX et lY orthogonales,dans la direction XX assem- blage des sommets 7 et 7 des éléments modulairs,dans la direction YY assem- blage des sommets 8 et 8 des éléments modulairs,Les profils 3 sont des U ce sont les memes pour l'arête supérieure et pour l'arête inférieure,ils sont sur le dessin inversés. La fig 5 os montre une élévation de l'élémentu une rotation nous montre l'angle d'attaque du profil tubulair 4 sur le bossage 1 l'angle d'attaque alpha est le meme pour les quatre tubes 4 ou ronds qui constitu ent les quatre autres ar6tes de l'élément modulaire qui du fait qu'il est un tétraèdre en à six,de memes longueurs. La fig 6 nous montre une projection en plan de l'élément nodulair qui repose sur une de ces deux arêtes qui constituerons après assemblage des éléments modulairs entre- eux par leurs sonmets les nappes planes sup érieures et inférieures de la strueture,Nous avons un carré de coté a en projection qui sera le module dans le plan de la résille tridimensionnelle ainsi constituée. La fig 7 nous montre en Â une vue de face d'un des sommets de l'élé ment,en 1 nous voyons le bossage disposé entre les ailes 9 du profil en U 3 la partie extrème de l'aile 10 du profil 3 a été ôtée de sorte à pouvoir disposer le bossage 1 et que l'axe central et longitudinal du trou 2 se trouve dans le prolongement de l'axe 5 du profil 3,la section des tubes 4 correspondait à leur angle d'attaque sur la partie supérieure plane du bos sage est directement soudée sur le bossage,leur position sur le bossage et les dimensions du bossage lui-mene sont dessinés de sorte que les axes 6 des profils tubulairs 4 se rencontrent au centre du trou 2 qui traverse de part en part le bossage l.On voit que les ailes 5 du profil en U 3 forment une fourchette qui serre latéralement la piece l'ces ailes 4 sont soudées de part et d'autre sur la piece 1. La fig 7 nous montre en B une vue de profil d'un des sommets de l'élé- s'nt,on voit qu'à l'extrémité la partie supérieure du profil 3 a été ôtée de sorte a permettre la pose du bossage 1 pour les conditions décritent plus haut et pour permettre la pose du boulon haute résistance au moment de l'assemblage.Les axes 6 et 5 se coupent en O ou O'au centre de gravité du noeud qui sera réalisé après assemblage de deux sommets voir fig 5. La fig 7 nous montre en C une vue en plan d'un des soumets de ltélé- ment,on voit que les profils tubulairs ronds ou tubes 4 sont soudés sur la partie supérieure du bossage l,on voit que le bossage 1 est serré ou pris entre les ailes 9 du profil 3,et soudé à celles-ci,on voit l'espace dégagé 11 juste suffisant pour pouvoir passer la clé pour serrer le boulon HR. La fig 7 représente en C les sommets 7 de l'élément nodulair tétraédrique. La fig 7 nous montre en D les sommets 8 de l'élément modulair tétraédrique,voir fig 10 sur ces sommets directement sur la partie supérieure plane du bossage 1 set ou sont soudés les angles des ronds coudés comme le montre la figure en 12 le coude est travaillé de sorte à offrir une surface plane de contact fig E. La fig 7 F nous montre une variante de la figure 7 B la hauteur du bossage 1 est plus importante que la hauteur du bossage 1 représenté fig 7 B ce qui a pour conséquence de permettre une incidence du tube ou du rond 4 sur la partie supérieure du bossage 1 moins rasante l'attaque du tube ou du rond est plus ouverte sur le bossage ll'axe 6 6 du profilé tubulair 4 se rapprochant de la verticale passant par le point O qui est le point de concoure des axes des différentes pieces qui composent le sommet. La fig 7 G nous montre une vue de face d'un sommet réalisé au moyen d'un bossage 1 du type dessiné on perspective sur la fig 7 H(B),un bissotage est fait sur les bords supérieurs du bossage de sorte a permettre une atta que différente des tables ou des ronds 4 qui aboutissent a chacun des sons,- ets qu de l'élément modulair. La fig 8 nous montre la façon dont s'assemblent les éléments xodu- lairs:l'élément reposant sur une art te,es arêtes situées dans un memebplan s'assemblent au au moyen d'un seul boulon dans le prolongesent l'une de l'autre. Pour les aretes situes dans le plan inféruisur elles s'assemblent dans une direction XX de sorte que les fibres neutre 5 des profils 3 qui composent ces arêtes se trouvent confondues sur une meme droite de direction XX.Il en va de meme pour l'assemblage des arJtes situées en partie supérieure elles s'assemblent dans l'axe et suivant une direction YY qui est ôrthoganale à la direction XX,une fois les éléments modulairs assemblés de cette façon nous avons la constitution d'une résille tridimensionnelde dont la configuration spatiale est représentée en plan sur la fig 8(b).La structure présente indiféremment deux nodules c ou d. La fig 9 nous montre en (a? et en (b) la vue en plan et la vue de profil du détail de l'assemblage de deux sommets 8 de l'élément xodulair. Nous n'avons qu'un seul boulon HR pour réaliser cet assemblage l'axe central de la tige du boulon se trouve dans le prolongement des fibres neutres 5 des profils 3 en U. La fig 9 nous montre en (c) et en (d) la vue en plan et la vue de profil du détail de l'assemblage de deux sommets 7 de l'élément modulair. Wete chose que pour l'assemblage des sommets type 8. La fig 10 nous montre une perspective vue de dessous d'une poutre constituée avec ce procédé d'assemblage et ce type d'élément modulair.Les sonnets 7 se trouvant en attente de profils venant s'assembler par boulon age sur les sommets 7 et disposés parallèlement à l'axe YY.Ou bien les sommets 7 sont en attente d'éléments modulairs s'assemblant sur les sommets 7 comme nous l'avons vue pour constituer un système de poutres triangulairs croiséSd dans deux directions perpendiculaires,On voit que la constitution des profils 3 peut-etre des profils en U,en H, en tale pliée, en V,etc... On voit que les arêtes 4 sont constituées de ronds coudés qui s'assemblent sur les bossages 1 de deux fagons suivant que c'est la partie coudée ou la section du rond 4 qui aboutisseït aux sommets 8 ou 7. Ces éléments permettent la réalisation de planchers, de couvertures de grandes portées.Ils permettent un montage très rapide car il'assemblage reste le meme aussi bien pour la nappe inférieure que pour la nappe supérieure de la structure,de plus du fait de la parfaite symétrie de l'élé- ment dont le centre de gravité se trouve au centre de l'élément nous avons un pôle central centre de gravité autour duquel l'élément peut pivoter ces pales se trouvant dans un meme plan symétrique par rapport a@xplans des nappes supérieure et inférieure de la structure.Pour ce fait on a intérêt à ce que l'élément soit un tétraèdre bien que l'élément pourait avoir ses arêtes 3 de meme longueur et de mome constitution mais ses arêtes 4 de longueur différente des arêtes 3,nous aurions toujours(l'élément reposant sur une arête 3)en projection un carre de coté c. Remarque complémentaire on pourait soudér les tubes 4 (les sectien ons) sur les ailes 9 des profils 3 en TJ aux sommets et non directement sur le bossage 1. On comprendra que la présente description n'est nullement limit- ative et qu'on pourait prévoir desnadjonctions ou des modifications sans sortir du cadre de l'invention qui sera considérée dans son sens le plus larget REVENDICATIONS 1 - Des éléments modulairs préfabriqués de charpente métallique,assemblés entre-eux constituent une grille de poutres triangulairs dans deux directions perpendiculaires Ix et YY assemblés en chaque extrémité de leurs quatre sommets au moyen d'un seul boulon HR,situé dans l'axe des fibres neutres de direction XX ou YY des profilés qui aboutissent en chaque sommet et qui composent la nappe inférieure et la nappe supérieure de la structure tridimensionnelle ainsi réalisée.Ces éléments modulairs sont pyramidaux à base triasgulaire,ce sont des éléments tétraédriques ou des tétraèdres deux de leurs arêtes orthogonales sont constituées des menines profils qui peuvent etre quelconques en V,en U,en T,en H, ou en profils de tsle pliée de sectionsqui peuvent etre de nature treks différente des sections citées. Leurs quatre autres arêtes sont eonstituées de profils tubulairs ronds ou tubes ces quatre arêtes peuvent etre constituées de deux éler7ents en V qui seraient des ronds coudés ou de quatre tubes. 2-Ces éléments nodulaires tétraédriques reposent sur une arête et non sur un de leurs quatre sommets,ces arêtes sont de meme nature ce qui fait que les nappes supérieure et inférieure constituées par assemblage dans l'axe des sommets auxquels aboutissent ces arêtes sont de neume nature,de meme constiturion (la direction des arêtes de la nappe inférieure étant orthogonale à à la direction des arStes de la nappe inférieure)et peuvent travailler au ssi bien à la traction qutà la compression sans apporter des dérangements dans la structure.Le ptle de gravité se trouvant au centre de l'élément modulair il ne peut y avoir de déséquilibre sous les efforts de la structre une fois assemblée et nous avons un plan de symétrie qui passent par le centre de la structure et qui est parallèle aux plais des nappes supérieure et inférieure ce qui fait que la structure possède un caractère de stabili té remarquable.De plus le fait qu'en chaque sommet assemblé nous n'ayons qu'un seul boulon et que ce boulon soit situé dais l'axe des profils 3 es mis bout à bout de sorte Te l'axes de leurs fibres neutres se confondent et qu'au point d'assemblage très réduit (assemblage ponetuel)eoxcourent les axes 6 des profils tubulairs point O,nous évitons de ce fait les efforts de cisaillement qui sont compensés par la prapioa très importante qu'exerce le boulon HR sur les deux parties en contact,on peut venir placer entre les sommets a assembler des barres complémentaires qui renforceraient la structure éventuellement en certains endroits notamment dans la zone des appuis.