Brevet FR2235243A1 — publié le 19750124

La présente invention se rapporte aux techniques de construction industrielles appliquées au bâtiment elle est relative auxdiarpentes métalliques, toutes les pièces qui concernent cette invention sont en mental. 0'est un dispositif et un procédé permettant la réalisation de structures d'édifice variées. On connaît différents procédés permettant la jonction entre poteaux celleci se faisant par emboltement par l'intermédiaire de plats ceux-ci reprenant les charges statiques de la construction, les plats étant situés de chant et encastrés respectivement dans chacun des poteaux qui vont être assemblés. Ces procédés présentent l'inconvénient entre autre de réaliser une mauvaise reprise verticale des charges statiques, celles-ci étant reprises par une surface très faible et donc tràs fragile des porteurs, surtout si ceux-ci sont des tubes ; la charge n' étant alors reprise que par une faible partie du périmètre de la section, c'est-à-dire ponctuellement, plutôt que d'être reprise par la surface totale de la section du poteau in férieur venant s'emboiter dans le poteau supérieur, dans le cas précèdent il y a cisaillement de la paroi du tube ; le tranchant du plat agissant comme un couperet. De plus la charge statique de la construction suivant une travée au lieu d'être encaissée directement par le poteau, est encaissée au préalable par les plats placés de chant et qui peuvent être considérés dans les calculs comme des petites poutres recevant ponctuellement de tres fortes charges concentrées, pour peu que ces plats doivent en plus encaisser la charge du plancher au niveau où ils se situent (s'ils permettent aussi l'accrochage des poutres du plancher) alors il y aura de très i=- portants efforts de cisaillement qui agiront sur les plats, et de niveau à niveau il faudra calculer leur section celle-ci variant avec les charges que les plats auront à supporter ce qui ne saurait manquer de nuire à une réelle préfabrication des pièces. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients, l'invention vise en particulier une structure d'édifice en éléments préfabriqués dont le nombre des différents types est faible et dont le montage est simple, le poids et les dimensions des pièces permettant un montage rapide, un stockage et un transport aisé. Le procédé suivant l'invention se rapporte à une structure d'édifice dont la trame en plan des porteurs horizontaux peut être de configuration carrée ou rectangulaire ou plus complexe.Dans le cas d'une trame carrée en considérant aussi la trame de 450 dans le même plan par rapport à la première, ce qui nous donnerait huit divertions différentes de parties convergentes vers un même poteau situé dans la trame et non en périphérie de celle-ci ou nous aurions des poteaux de rive vers lesquels convergeraient quatre poutres seulement et trois poutres pour les poteaux d'angle- de la trame du bâtiment. Dans le cas d'une trame carrée ou les côtés des carrés seraient matérialisés par des poutres, les diagonales de ces mêmes carrés seraient matérialisees pour des poutrelles servant au contreventement horizontal de l'édifice. Pour les poteaux intérieurs à la trame on optera de préférence pour des articulations comme système de liaison entre poteaux et pour des encastrements comme système de liaison entre poteaux pour les poteaux situés à la prériphérie de la trame du bâti- ment, encastrement aussi pour les palées de contreventement. Quant à la liaison entre poutres-et poteaux elle se fera par des articulations de préférence, ce qui aura pour effet de soulager la poutre entravée ; les efforts de traction dus au moment fléchissant agissant sur la poutre entravée ; seront repris par les moments d'encastrement au droit des poteaux. Etant donné que dans le plan horizontal les trouvées successives des porteurs, constituent une poutre continue il est possible de placer les points de liaison au voisinage de l'emplacement des points de moment fléchissant nul, ce qui aura pour conséquence de soulager en milieu de travée la poutre ces points de liaison étant des articulations,-celles-ci seront assurées par l'âme de la poutre pour assurer la continuité de l'effort tranchant.Les forces horizontales dégagées par les moments.flèchissants dans à des char- ges différentes agissant en des endroits quelconque de la trame seront reprises par des éléments rigides sur toute la hauteur de lPédifiee noyau en béton ou ossature réalisée par la maille habituelle de contreventement qui pourra être en V, en K, en X, les poteaux au lieu d'être articulés seront alors encastrés entre eux. Les efforts étant transmis de haut en bas aux fondations. Plusieurs formes d'exécution, données à titre d'exemple non limitatif seront représentées aux dessins annexés, -dans lesquels : les figures la et lb nous montrent des vues de dessus en plan et en élévations de la tête supérieure du poteau, le poteau est un tube creux cylindrique faisant la hauteur d'un étage. La base est une section droite laissée intacte par contre la partie haute possède quatre gorges 2 symétriques par rapport à l'axe central du tubel pratiquées le long des génératrices du tubes et de la hauteur des plats 3 qui sont engagés dans ces gorges 2.Les plats 3 sont soudés en croix, cette croix est parfaitement symétrique par rapport à l'axe du tube 1, elle peut être fixée de manière rigide au tube 1 en disposant des cordons de soudure 5, entre les faces 4 des plats 3 en contact avec les bords 6 des gorges 2 du tube 1, ou bien laissée libre en l'engageant simplement dans les gorges ? du tube 1 sans plus. Les arêtes 7 des plats 3 venant à l'arase de la section droite 8 supérieure du tube 1. Les faces 4 des plats 3 présentant des trous en attente 9 pour fixer ultérieurement les poutres principales 10. Les figures 2a et 2b nous montrent une vue de dessus en filan et en élévations du manchon cylindrique li, celui-ci possède aussi quatre gorges 12 symétriques par rapport à l'axe central du manchon 11, de même hauteur que les gorges 2 du tube 1, mais pouvant être de largeur différente des gorges du tube 1. Ces gorges 12 toutes ont mêmes largeur car les plats 3 du tube 1 ont même épaisseur. De même que les gorges 2 du tube 1 ont toutes même largeur car les plats 13 du manchon ont même épaisseur.Ces plats 13 ont même hauteur que les gorges donc que les gorges 2 et que les plats 3, ils sont soudés dIrectement sur la-paroiextérieur du tube cylin drique qui forme le manchon 11. Ils sont soudés-entre les gorge 12 le long de gé- nératrices du manchon 11, de sorte à former en plan une croix dont le centre serait occupé par le tube cylindrique du manchon 11, leurs arêtes 14 venant à l'arase d la section droite 15 du manchon 11, le manchon possèdant une hauteur totale h + f h étant la hauteur des plats 13 et f une partie/permettant rengager la base du tube 1 du poteau supérieur afin de réaliser une rotule. Les plats 13 possèdent des trous 9 en attente pour recevoir les poutrelles servant à contreventer le plancher. Les figures 3a et 3b nous montrent une vue en plan de dessus et en éléva tion de la jonction entre la tête supérieure du tube 1, et le manchon il on voit que les plats 3 du tube 1, viennent s'engager dans les gorges 12 du manchon 11, et qu'unie fois assemblé manchon 1 1 et tube 1 nous avons un noeud parfaitement symétri que par rapport aux axes verticaux des tubes 1 et 11, qui se confondent et que les plats 13 et 3 partent dans huit divertions dont quatre sont les divertions des pou tres principales 10 du plancher et quatre sont les directions des poutrelles de contreventement~16 de ce meme plancher disposées à 450 par rapport à la divertion des poutres 10. La figure 4, nous montre une élévation d'un assemblage verticale entre poteaux. Une fois le manchon 11 assemblé avec la tête supérieure 18 du tube 1, as assemblage se réalisant sans attaches mécaniques se faisant grâce aux gorges 12 et aux plats 3 ce qui fait que le~manchon Il tE peut pivoter autour de la tete 18 du tube 1 mais par contre pouvant se déplacer uniquement dans la direction de l'axe verticale des porteurs, ensuite dans la partie 17 du manchon Il on peut engager le tube 1 du poteau suivant la hauteur f de la partie 17 du manchon il assurant la ro tule entre poteaux. il est à noter que si les diamètres extérieurs des tubes 1 restent constamment les mêmes sur toute la hauteur de l'édifice il n'en est pas de même du diamètre intérieur qui va en diminuant -au fur et à mesure que les poteaux stassembient puisque les charges statiques vont en diminuant il est à noter aussi que le diametre intérieur du manchon 11 est égal au diamètre extérieur constant du tube 1. La figure 5 nous montre une vue en plan agrandie de dessus de la tête 18 du tube 1 et une coupe suivant D-D de cette même tête il est a noter le collier 19 soudé au tube f de sorte a augnenter la surface en contact des aretes 7 des plats 3 qui recevront les poutres principales 10 l'épaisseur gris en compte étant indiquée en L. Les plats 3 s'engagent bien dans les gorges 2 du tube 1 comme indiqué. La figure 6 nous montre une vue en plan agrandie de dessus de la tête 18 du tube 1 et une coupe -suivant D-D c'est une variante. Les plats 3 sont soudés sur un mandrin cylindrique 20 engagé dans le tube 1, le tube 1 étant préalablement chauffé puis refroidi brusquement, le retirait serrant fortement le andrin C, en même ternis qu'ils sont soudés sur le mandrin 20 les plats 3 son; soudés au te 1, les gorges 2 sont réalisée de sorte a pouvoir recevoir la soudure 5 en cordons, un léger plat 21 permet d'ajuster les plats 3 de sorte à ce que leurs axes se coupent à angle droit au centre du mandrin 20 la hauteur 11 du plat 3 peut être égale ou inférieure à la hauteur E du mandrin 20. La figure 7 nous montre les deux pièces principales permettant de réaliser la continuité de la trame verticale des porteurs le manchon Il, et le tube 1, avec leurs plats respectifs disposés en consols 13 et 3 et les trous 9 en attentes, permettant de réaliser la fixation de l'ossature du plancher. La figure 8 nous montre une vue en plan d'un noeud réalisé avec les poutres 10. Ce noeud d'où partent dans huit directions différentes serait le cas ou nous aurions une trame triangulaire à 450 et 90 , chaque poutre serait porteuse. On observe que les plats 3 et 13 pourraient jouer le même rôle, à condition d'éviter des moments de rotation autour de l'axe verticale des porteurs à l'endroit do la rotule ceci pourrait se faire comme sur le dessin en bissotant les angles 22 des ailes inférieures et supérieures des profilés ou par un autre moyen La figure 11 nous montre une vue en plan de la trame qui pourrait être réalisée par ce procédé. La figure 9 nous montre une vue en plan d'un noeud réalisé avec les poutres principales 10, et les poutrelles 16 de contreventement. Ce noeud d'où partent dans quatre directions principales orthogonales, les poutres 10, serait le noeud qui correspondrait à une trame carrée ou rectangulaire, ce noeud correspondrait à la figure 10 qui représente la vue en plan de la trame carrée et des poutrelles 16 de contreventement placées à 450 par rapport aux poutres maîtresses, 0nromarque notamment les plats 23 permettant de réaliser la jonction entre l'âne e 24 de la pou- tre 10 et un des plats 3 par une articulation réalisée au moyen de trois boulons ou rivelons 25. La figure 10 nous montre une vue en plan de la trame classique carrée avec des diagonales à 450 réalisée au moyen du noeud correspondant à la figure 9. On remarque en 26 qu'on peut remplacer par exemple des poutrelles 16 de contreventement par des poutres de rive porteuses ce qui nous donne la possibilité de varier la configuration du batiment en plan. La figure 1 1 nous montre une vue en plan d'une trame orthogonale ou toutes les poutres matérialisées par les pointillés sont porteuses. La figure 12 nous montre une élévation d'un porteur de rive ou d'angle de la structure d'édifice, les encastrements entre poteaux sont réalisés au moyen de colliers 27 comportant des plats 28 possédant des trous 29 en attentes permettant (le collier étant parfaitement mobile le long du tube 1) est la fixation de matière rigide de plats du manchon 11 ou du tube 1 avec les plats 28 au moyen de profils en équerre 33, cornières ou équerres du commerce.On remarquera sur le dessin deux positions du collier 27 soit en partie haute du tube 1 comme représenté en 30 soit en partie basse du tube 1 comme représenté en 31 cela dépendant de ltendroit et de la manière dont on désire réaliser l'encastrement on remarquera que les plats 3 ou 13 sont spécialement percés à cet effet pour recevoir d'une part l'amie des poutres 10 ou des poutrelles 16 et d'autre part pour permettre de fixer rigidement des cornières comme indiqué sur la figure. On notera aussi la clavette 32 qui se trouvent soit sur l'extrémité du manchon il soit clest l'inverse elle se trouve sur la périphérie de la section du collier 17, elle a pour râle d'empêcher les pièces en contact de pivoter ce qui aurait-pour effet de faire fléchir les cornières 33. La figure 13 nous montre une vue en perspective du manchon Il dépouillé de ses plats 13 et une coupe faite par le plan P et une vue en plan de la coupe. On y remarque les quatre gorges 12, la hauteur f indique la partie 17 du manchon il qui assure la rotule entre deux poteaux assemblés nous aurons un manchon 11 avec 4, 3, 2 ou 1 plat suivant la destination ou la fonction du poteau. La figure 14 nous montre une vue en perspective de la tête 18 du tube 1 dépouillé de ses plats 3 et une coupe faite par le plan P et une vue en plan de la coupe comme pour le manchon 11, les gorges 2 sont orthogonales, elles permettent soit d'établir des plats 3 disposés en croix ou bien de venir placer les plats 3 contre un mandrin disposé à l'intérieur du tube 1 préalablement et de souder le tout par des cordons de soudure 5. Ce dispositif tube, avec gorge et plats plus mandrin permet de réaliser une toute 18 avec quatre plats en consol en attente des poutres, ou trois plats pour les poteaux de rive ou deux plats pour des poteaux d'angle. Le figure 15 nous montre une vue en perspective d'un collier 17 avec ses plats 28, et ses clavettes 32. La figure 16 nous montre une vue en perspective de l'assemblage entre la tête 18 du tube 1 ou du poteau et du manchon 11. On remarquera les gorges 12 qui se situent juste dans l'alignement des plats 3 du tube 1 et qui sont prêts à s'engager dans les gorges 12. La figure 17 nous montre une vue en perspective de l'assemblage entre la tête 18 du tube 1 ou du poteau et du manchon 11 réalisé. Elle nous montre aussi une pièce supplémentaire 34 qui est un cylindre creux possédant des clavettes 35 qui viennent se loger entre les plats 3, cette pièce peut servir à accroitre la rigidité des plats 3 soumis a des couples de torsions. La figure 18 nous montre une vue en perspective de deux poteaux superposés la partie 17 du manchon 11 recevant la base du tube 1 du poteau suivant. Ce tube prenant appui sur toute la périphérie du tube 1 du poteau le recevant ce qui fait que les efforts de compression repris par les tubes 1 sont encaissés par ceux-ci dans les meilleurs conditions. Le dispositif et le procédé suivant l'invention peut être utilisé pour réaliser des structures d'édifices très légères comportant peut de niveau voir un seul niveau ou au contraire des édifices de plusieurs niveaux. Il peut être utilisé pour réaliser des logements économiques, des bureaux, des magasins, des échafaudages ou des petites construction, des usines. Le choix et le type de bâtiments dépendant des dimensions des pièces, deux hommes peuvent porter facilement les éléments et réaliser sans beaucoup de compétence des constructions très légères à usage d'habitation ou d'abri, entrepôts. La structure est démontable et peut être réutilisée, on peut donc réaliser des constructions provisoires. On comprendra très bien que la présente description n'est nullement limitative et qu'on pourrait prévoir d'éventuelles modifications sans sortir du cadre de 1 invention0 R S V E N D I C A T I C rT S 1 - Procédé et dispositif destiné à la liaison d'él-ments de construction comportant un manchon métallique, tubulaire et cylindrique comportant quatre gorges et des plats soudés suivant une parQie-de sa hauteur selon la-directicn des génératrices du cylindre et à l'extérieur de celui-ci.La partie restante du manchon ser vant à réaliser une rotule à la jonction entre deux porteurs verticaux, chag1e por- teur vertical est un tube creux à paroi mince dont l'extrémité haute présente quatre gorge do môme hauteur que les gorges du manchon et pouvant être de largeur différentes dans ces gorges on vient loger des plats soit directement les plats étant alors préalablement soudés en croix parfaitement symétrique ou bien soit après avoir introduit un mandrin dans la partie haute du tube de sorte à ce que les plats puissent outre fixés de manière rigide par soudure au tube et au mandrin ceci permet de ne disposer que de deux plats, un plat, trois plats ou quatre plats au choix suivant la destination du porteur vertical, (d'angle, de rive, au centre de la trame) ou bien suivant le choix de la trame. 2 - Procédé et dispositif suivant la revendication 1 caractérisé par le fait qu'on peut enfiler le manchon dans la tête du tube prote à le recevoir de sorte à disposer de plats pouvant permettre des appuis consols très rigide dans huit directions, six, quatre, trois au choix. 3 - Procédé et dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que sur le chantier la réalisation du noeud en tête de poteau ne nécessite aucune manutention compliquée et aucun joint mécanique ou soudure. 4 - Procédé et dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que les plats/aFtente du noeud en tête de poteau après assemblage du manchon et du tube permettent une liaison très aisée par articulation avec entre les poutres et les poteaux, l'âme de la poutre étant dans le prolongement du plat qui lui fait face. 5 - Procédé et dispositif suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que le nombre des différentes pièces est faible et que par conséquent le mon tage est rapide, l'entretien aisé et que l'on peut démonter l'ouvrage pour l'utilise à une autre fonction.