Brevet FR2229831A1 — publié le 19741213

L'invention concerne une construction métallique en treillis, qui assure une jonction directe des barres individuellesdans les points dkassemblages et qui présente, dans une partie des barres individuelles préfabriquées, aux extrémités de raccordement, des déformations disposees concentriquement à un alésage. On connaît un grand nombre de charpentes en treillis de barres, dans lesquelles la jonction des barres individuelles de la charpente se fait indirectement, ctest-àSdire en employant un élément de construction auxiliaire spécial. Ainsi, on connaît une forme d'exécution, dans laquelle les barres individuelles de la charpente portent à leurs extrémités des filetages de vis qui, généralement disposes de façon mobile, sont vissés dans une sphère formant le noeud d'assemblage proprement dit, qui possède des alésages filetés correspondant à la géométrie de la charpente. Une autre forme de jonction par noeuds d'assemblage se compose de deux disques portant un épaulement conique intérieur, qui, au moyen d'une vis de tension disposée centralement, sont tendus ensemble, après la pose des raccords disposés en tête de marteau aux extrémités des barres individuelles et provoquent ainsi une jonction des barres individuelles. Ces jonctions par noeuds d'assemblage ont l'inconvénient que leur fabrication exige une grande depense de matière et de travaux d?usinage. Ainsi, dans la première forme d'exécution citée, il faut fabriquer d'abord la sphère qui, par suite des forces d'attaque, doit être constituée massivement, et qui, pour éviter le contact des barres individuelles et pour assurer une bonne accessibilité au montage, doit posséder une dimension relativement grande. De plus, la mise en oeuvre des alésages filetés exige un haut degré de précision et un usinage mécanique coûteux. La dépense pour la fabrication des barres individuelles de la charpente est également élevée, car il faut constituer en cône les deux extrémités de chaque barre individuelle et mettre en place les vis de raccordement. Outre la grande dépense de fabrication qui en résulte pour l'usinage mécanique des extrémités de raccordement, il faut exécuter des travaux de soudage qui, non seulement sont coûteux en énergie et à la qualité desquels il faut poser de grandes exigences, mais aussi qui peuvent conduire à une diminution de la force portante de la barre. Un défaut réside en outre en ce que dans les barres chargées par des forces de traction dans cette forme d'exécution, la section du noyau de la vis de raccordement, et non la section de la barre qui est sensiblement plus grande, doit servir de base au calcul de la résistance, ce qui conduit à une grande mise en oeuvre de matière. La jonction par noeud d'assemblage mentionnée plus haut possède sensiblement les memes inconvénients. Les deux disques à épaulement conique servant d'éléments de jonction exigent pour leur fabrication un grand degré de précision dans l'usinage mécanique car, autrement, on n'obtient pas l'effet d'encastrement envisagé. De plus, aux extrémités des barres doivent être soudés des raccords qui introduisent la force des barres dans la jonction par noeud d'assemblage, ce qui pose une grande exigence aux procédés de soudage et à la qualité de la jonction soudée. -I1 s'ajoute à cela que les raccords doivent être soudés aux barres de la charpente exactement sous l'angle correspondant à la géométrie de la charpente, de sorte qu'il faut une grande dépense technique de fabrication. Cependant, il faut considérer comme un défaut aggravant que le glissement des raccords dans la jonction par noeud d'assemblage n'est pas à exclure avec une sécurité complète, ce qui représente un préjudice à la force portante du bâtiment. De plus, par suite de la diminution de la force portante exigée par la soudure des raccords, la mise en oeuvre de matière est relativement grande. Dans une autre jonction par noeud d'assemblage connue, l'élément de jonction consiste en une sphère creuse qui possède aux points des raccordements de barres des ouvertures rondes correspondant à la géométrie de l'ouvrage pliant à treillis de barres, ouvertures à travers lesquelles sont enfoncés, de l'intérieur vers l'extérieur, des boulons qui possèdent une tête en forme de disque et dans la tige une fente longitudinale fermée. Les extrémités des barres sont fermées par une tôle au milieu de laquelle est soudé un tube dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur du boulon précité et-qui possède également une fente fermée. La jonction des extrémités des barres avec le noeud se fait de telle façon que la tige du boulon est poussée dans le tube soudé et que l'extraction au moyen de clavettes qui s(étendent à travers les fentes du tube et du boulon est empêchée. Les inconvénients de cette jonction par noeuds d'assemblage au moyen de boulons et de clavettes réside essentiellement dans la fabrication couteuse des pièces de jonction et du montage, comme ils ont déjà été indiqués dans les jonctions par noeuds d'assemblage indiquées en premier. On connaît également une construction pliante avec des barres de treillis avec laquelle l'élément de construction formant le noeud d'assemblage proprement dit possède des passages de câble en nombre et en direction des barres en diagonale à raccorder par ailleurs - qui dans cette forme d'exécution se composent de câbles précontraints - et qui présente en outre, aux points de raccordement des barres horizontales et verticales, des cavités dans lesquelles sont insérées ces barres, qui ont une constitution de tête correspondant à ces cavités.Les défauts de cet ensemble pliant de treillis de barres résident dans le fait qu'aussi bier la fabrication du noeud, mais en particulier celle des passages de câble est très coûteuse, et dans les exigences élevées qui doivent être posées au montage lors de l'assemblage de la charpente et de la précontrainte des câbles, On connaît de plus une construction de toiture ou de plafond dans laquelle des éléments en tôle à paroi mince coudés et/ou bombés, le cas échéant en formant des supports légers se trouvant l'un près de l'autre, sont reliés directement en une charpente plane s'étendant sur toute la longueur et la largeur de l'espace à recouvrir. Les points de jonction présentent des enpreintes intérieures et extérieures ondulées préfabriquées disposées concentriquement à un alésage avec lesquelles il s'enchaînent et qui sont pressées l'une contre l'autre au moyen d'une vis de serrage traversant les alésages. I1 faut alors obtenir une compensation des imprécisions de fabrication par le fait que les éléments à relier aux points de jonction ne se trouvent l'un près de l'autre qu'avec les surfaces coniques des empreintes extérieures et intérieures ondulées et que les alésages pour le passage des vis de serrage présentent un plus grand diamètre que le boulon fileté lui-même. Dans cette construction de toits il est prévu, pour la transmission de la pression de la vis de serrage sur les tôles à paroi mince superposée-d'employer des disques de pression bombés. Ce aenre de jonction était jusqu'ici limité à des éléments en tôle à paroi mince et par conséquent de grande surface placés l'un sur autre, parce que la déformation ondulée dans les matières de barres assez fortes est liée à une dépense assez grande, et qu'il n'entrait pas en ligne de compte l'avantage essentiel de cette jonction avec des éléments en tole a paroi mince d'éviter le fissurage des trous de rivets ou de vis. Un inconvénient de cette construction est que chaque point de jonction nécessite un grand nombre d'éléments de construction, comme des boulons filetés des disques de pression bombés, des écrous et freins d'écrous. L'invention a pour but, dans une construction de barres en treillis, d'éviter les défauts précités de l'état de la technique, d'obtenir une réduction du poids des matériaux bruts pour la construction ainsi qu'une réduction du volume de transport et de la dépense de montage. La construction en treillis doit assurer une jonction directe des barres individuelles dans les noeuds d'assemblage, qui garantit une grande sûreté de poussée dans les points de- raccordement des barres individuelles ainsi qu'une fabrication très simple des barres individuelles, en évitant des jonctions soudées qui conduisent à une diminution de la tension admissible. L'invention a pour objet une construction d'ouvrage en treillis dans laquelle une partie des barres individuelles préfabriquées présente aux extrémités de raccordement des déformations disposées concentriquement à un alésage, construction caractérisée en ce que les plans de raccordement de toutes les membrures de sens de portée secondaire et de toutes les barres en diagonale passent partiellement par le développement de leurs extrémités perpendiculairement au sens de portée principal de l'ouvrage, les extrémités déformées de ces barres étant insérées aux noeuds entre les faces frontales des membrures de portée principales, ces membrures de portée principales contiguës étant haubannées entre elles De faibles pressions lors du façonnage des différents éléments de barres à paroi zelativement épaisse sont possibles, le cas échéant avec un seul outil, par le fait que la déformation des extrémités de raccordement des barres est constituée en forme d'entonnoir, de préférence en forme de calotte. On obtient une jonction par noeud d'assez blage solide protégée contre la poussée par le fait que les faces avant des membrures de portée principales composées de préférence de profils creux se serrent de préférence concentriquement directement en dehors de cette déformation, la perforation des extrémités de raccordement des barres étant traversée par l'élément de tension qui haubane mutuellement les membrures de portée principales. Lfinvention pernet la construction d'ouvrages en treillis de dimension quelconque avec seulement quatre types de barres différents, les membrures de portée principales se composant d'un tube, les membrures supérieures de portée secondaires se composant d'un profil en U, les membrures inférieures de portée secondaires se composant d'une cornière et les barres en diagonale se composant de préférence d'un profil de tole équerré entre 900 et 1300. Une forme d'exécution particulièrement avantageuse de l'invention prévoit qu"j l?intérleur des membrures de portée principales est disposé à chaque fois un élément de tension s'étendant sur toute la portée de l'ouvrage et précontraignant toutes les membrures de portée principales qui se joignent, cet élément de tension est, aux deux extrémités, appuyé sur les noeuds d'assemblage, de préférence au moyen d'écrous tendeursade disques et de tubes d'ecartement, On peut obtenir une facilité au montage d'ouvrages en treillis étendus par le fait qugà 11 intérieur des membrures de portée principales sont disposés à chaque fois deux ou plusieurs éléments cie tension de longueur correspondant à la dimension du réseau de treillis, éléments de tension qui sont précontraints dans la zone des noeuds avec des écrous de jonction reliés et appuyés aux deux noeuds d'extrémité, de préférence avec des écrous tendeurs des disques et des tubes d'écartement. I1 est également possible de prévoir chaque fois å l'intérieur des membrures de portée principales des pièces de tension ne court-circuitant que la zone des noeuds bs extrémités de toutes les membrures de portée principales ainsi que les extrémités de toutes les pièces de tension court-circuitant les zones de noeuds présentant des ouvertures en forme de fentes, dans lesquelles sont disposées des clavettes croisillonnant entre elles les membrures de portée principales. Une autre exécution prévoit qu?a l'intérieur des extrémités de membrures de portée principales des écrous sont emmanchés mécaniquement et que des éléments de tension court-circuitant la zone des joints présentent des filetages aux extrémités et sont vissés avec les écrous. Une variante économique pour des membrures simplement chargées par traction consiste en ce que les membrures de portée principales se composent simplement chacune de barres résistant à la traction d'une longueur égale à la distance des noeuds, qui présentent chacune à l'une des extrémités un alésage muni d'un filetage intérieur et à l'autre extrémité un boulon fileté étayé et sont vissés avec des disques de pression profilés en formant un noeud en intercalant les autres extrémités de raccordement des barres. La réduction å trois types de barres avec des extrémités de raccordement façonnées, malgré les sens de raccordement les plus différents dans le noeud, s'obtient par le fait que dans chaque centre de noeud est disposé un disque intermédiaire en forme de double cone, ou de préférence en forme de double calotte, qui peut également être fabriqué avec l'outil de forme existant. De plus, aux points d'appui, il est prévu que le disque intermédiaire dans les noeuds d'appui est constitué sous forme de raccordement d'appui faisant saillie du noeud. La construction d'ouvrage en treillis conforme à l'invention possède les avantages suivants Les pièces détachées de la charpente exigent, pour la fabrication, une dépense minimale dsusinage mécanique, car le tronçonnage des barres y compris la perforation peut se faire en une seule course de presse. Pour l'estampage de la déformation en forme de calotte, le cas échéant pour tous les éléments de construction, il suffit en principe d'un seul outil. Il ne faut pas de travaux de-soudage pour la fabrication des barres individuelles, de sorte que toute la section de celles-ci peut être utilisée. Toutes les barres individuelles, c'est-à-dire aussi bien les membrures horizontales que les diagonales disposées dans les trois dimensions sont chaque fois interchangeables entre elles. La jonction des barres individuelles dans un noeud d'assemblage se fait directement,-les calottes se trouvant l'une dans l'autre assurent au montage une mobilité angulaire suffisante des barres et garantissent à l'état tendu une liaison solide et sans glissement. L'utilisation complète de la face portante des barres individuelles réduit, par rapport aux constructions comparables, le poids de matière brute, dininue le volume de transport et simplifie la dépense du montage. L'allure statique de l'ouvrage en barres par rapport aux charges mobiles alternées est particulièrement avantageuse, par le fait qu'une augmentation des charges mobiles augmente les forces de pression dans la membrure de portée principale et par conséquent augmente la force d'appui dans les noeuds et par conséquent sa solidité. La description se rapporte à des exemples d'exécution représentés dans les dessins correspondants - La figure 1 représente une vue en plan partielle d'un treillis de barres à trois dimensions; - La figure 2 représente une vue de profil dans le sens de portée principal du treillis de barres; - La figure 3 représente la vue de profil dans le sens de portée secondaire du treillis de barre; - La figure 4 est une représentation en coupe du noeud d'assemblage en A avec la variante de l'élément de tension vissé; - La figure 5 est une représentation en coupe du noeud d'assemblage en B; - La figure 6 est une représentation en coupe d'un noeud d'assemblage avec pièce de tension clavetée; - La figure 7 représente une vue en plan des noeuds suivant la figure 6;; - La figure 8 est une représentation en coupe d'un noeud d'assemblage avec écrous emmanchés et pièce de tension vissée; - La figure 9 est une représentation en coupe d'un noeud d'assemblage avec élément de tension vissé. Le treillis de barres est fabriqué avec quatre types fondamentaux différents de barres. Les diagonales 1 se composent de bandes profilées en tôles équarries à environ 1200, qui aux deux extrémités sont coudées asymétriquement, aplaties, perforées et munies, concentriquement au trou, d'une déformation en forme de calotte. Les membrures inférieures de sens de portée secondaire 3 sont des profils en U terminés aux extrémités en un jambage ainsi que percés et munis de la même déformation en forme de calotte. Les membrures de sens de portée principal 4 sont les mêmes pour la membrure supérieure et la membrure inférieure et se composent d'un tube dont le diamètre intérieur correspond au diamètre du cercle extérieur de la calotte. Pour la tension ou la précontrainte des barres de sens de portée principal 4, des éléments de tension 5 sont révus à l'intérieur des tubes. Aux noeuds d'assemblage, ou aux joints des barres de sens de portée principale 4, les extrémités coudées des diagonales 1, les extrémités des barres de sens de portée secondaire 2, 3, lors de l'insertion d'un disque à double calotte 6 au milieu, sont enfilées sur l'élément de tension 5, de telle sorte que les extrémités se recouvrant des profils en U ou en cornière avec des branches éloignées l'une de l'autre et les diagonales sont disposées dans leur sens à trois dimensions prévu. De plus, chaque fois, la surface convexe de la calotte de chaque élément de construction vient se placer dans la surface convexe de la calotte de l'élément de construction contigu. Des deux cotés, la face frontale des tubes de sens de portée principale 4, en entourant concentriquement la déformation en calotte, comprime solidement les éléments de construction en un noeud.L'élément de tension~5, disposé à l'intérieur des membrures de sens de portée principal 4, peut dans une variante d'exécution se composer d'un élément sur toute la portée du treillis de barre et être tendu aux noeuds d'assemblage sur des tubes d'écartement courts 7 et des rondelles 8 au moyen d'une presse à tendre et être fixé avec les écrous 9. Cependant, pour faciliter le montage dans les très longs treillis de barres, de tendre par tronçons de longs organes de tension de façon correspondant à la dimension du réseau de noeuds, c 'est-à-dire à une ou plusieurs distances de noeuds, comme le montre la figure 4 par des écrous 10 disposés à l'intérieur des tubes et de les relier au tronçon d'éléments de tension suivant 5. Si on renonce a la précontrainte du sens de portée principal, en particulier dans des membrures comprimées, des solutions suivant les figures 6, 7 et 8 sont également possibles. De plus, avec une courte pièce de tension, ne sont tendues que les barres de sens de portée principal 4 se joignant bout à bout à chaque fois. Les figures 6 et 7 représentent une solution avec des clavettes 12 qui provoquent une tension par enfoncement dans les fentes 13 prévues pour cela aux extrémités des barres tubulaires 4 et dans les fentes 14 dans les extrémités des pièces de tension 11. Dans la figure 8, à l'intérieur des extrémités des barres tubulaires 4 sont insérés des écrous 15 qui sont vissés avec la pièce de tension 16 qui présente des filetages à ses extrémités. Avec la pression de vissage ainsi qu'avec la pression fournie par la membrure, les extrémités de barres intercalées sont pressées l'une contre l'autre en un noeud. Dans une srmple membrure de traction, il est également possible de remplacer simplement les barres tubulaires par des barres de traction 17 de la longueur des distances des noeuds, qui, suivant la figure 9, présentent à l'une des extrémités un alésage muni dun filetage intérieur et à l'autre extrémité un boulon fileté étaSk et qui forment le noeud par boulonnage des extrémités de barres au moyen de disques de pression profilés 18. Le raccordement aux appuis 19 est realisé par le raccordement d'appui 20 constitué sous forme de disque à double calotte. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres nodes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. RBVBNDI CATI ONS 10) Construction métallique en treillis dans laquelle une partie des barres individuelles préfabriquées présente aux extrémités de raccordement des déformations disposées concentriquement à un alésage, caractérisée en ce que les plans de raccordement de toutes les membrures de sens de portée secondaire (2, 3) et de toutes les barres en diagonale (1) passent partiellement par le pliage en U de leurs extrémités, perpendiculairement au sens de portée principal de l'ouvrage en barres, les extrémités déformées de ces barres (1, 2, 3) étant insérées dans les noeuds entre les faces avant des membrures de sens de portée principal (4) et les membrures de sens de portée principal (4) se joignant bout à bout étant tendues entre elles. 20) Construction suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la déformation des extrémités de raccordement des barres (1, 2, 3) est constituée en forme d'entonnoir, de préférence en forme de calotte, et les faces avant des membrures de jeans de portée principal (4), composées de préférence de profils creux, serrent dîrectement à l'extérieur de cette déformation, de préférence concentriquement, la perforation des extrémités de raccordement des barres étant traversée par l'élément de tension (5) tendant mutuellement les membrure de sens de portée principal (4). 30) Construction suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les membrures de sens de portée principal (4) se composent d'un tube, les membrures supérieures de sens de portée secondaire (2) se composent de préférence d'un profil en U, les membrures inférieures de sens de portée secondaire (3) se composent de préférence dsune cornière et les barres en diagonale (1) se composent de préférence d'un profil en tôle équarri entre 900 et 1300. 40) Construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'a l'intérieur des membrures de sens de portée principal (4) est disposé un organe de tension (5) ssétendant sur toute la portée de l'ouvrage en barre et précontraignant toutes les membrures de sens de portée principal (4), élément de tension qui est étançonné sur les noeuds d'assemblage aux deux extrémités, de préférence au moyen d'écrous de tension (9), de disques (9) et de tubes d'écartement (-7). 50) Construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'a l'intérieur des membrures de sens de portée principal (4), sont disposés chaque fois deux ou plusieurs éléments de tension (5, 5) d'une longueur correspondant a la dimension du champ du treillis qui, dans la zone des noeuds, sont reliés et précontraints avec des écrous de jonction (10), et aux deux noeuds d'assemblage sont étançonnés, de préférence avec des écrous de tension (9), des disques (8) et des tubes d'écartement (7). 60) Construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'â l'intérieur des membrures de sens de portée principal (4), ne sont prévues chaque fois que des pièces de tension (11, 16) court-circuitant la zone des noeuds. 70) Construction suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les extrémités de toutes les membrures de sens de portée principal (4), ainsi que les extrémités de toutes les pièces de tension (11) court-circuitant les zones des noeuds, présentent des ouvertures en forme de fentes (13, 14) dans lesquelles sont disposées des clavettes (12) croisillonnant mutuellement les membrures de sens de portée principal (4). 80) Construction suivant la revendication 6, caractérisée en ce quVà l'intérieur des membrures de sens de portée principal (4), des écrous (15) sont enfonces mécaniquement et les éléments de tension (16) court-circuitant la zone des joints présentent des filetages aux extrémités et sont vissés avec les écrous (15). 90) Construction suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, pour une membrure travaillant a la traction les membrures de sens de portée principal se composent simplement chacune de barres (17) résistant à la traction, d'une longueur égale à la distance des noeuds, et qui présentent chaque fois, à l'une des extrémités, un alésage muni d'un filetage intérieur et à l'autre extrémité un boulon fileté étayé et sont visses avec des disques de pression profilés (18) en formant des noeuds avec interposition des autres extrémités de raccordement de barres (1, 2, 3). 100) Construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que, à chaque centre de noeud, est disposé un disque intermédiaire (6) en forme de double cône, ou de préférence en forme de double calotte. 110) Construction suivant la revendication 9, caractérisée en ce que le disque intermédiaire est constitué, dans les noeuds d'appui, sous forme de raccordement d'appui (20) faisant saillie sur le noeud.