Brevet FR2238824A1 — publié le 19750221

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux structures portantes telles que les charpentes métalliques. On sait que le poids représente le facteur principal dans le calcul du prix de revient d'une structure portante. Les bureaux d'études ont donc pour objectif de rechercher pour une charge donnée la structure la plus légère possible. C'est en général les sollicitations de flexion qui conditionnent l'importance des sections des éléments d'une structure métallique. Etant donné que la répartition des moments fléchissants varie le long des éléments d'une structure on doit également faire varier leurs moments résistants. Cette solution nécessite l'utilisation de renforts au droit des zones ou le moment fléchissant est maximal. Bien entendu, ces renforts alourdissent considérablement l'élément auquel ils sont associés de sorte que son prix est anormalement élevé. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à ces inconvénients et à permettre la réalisation d'une structure portante légère dont le prix de revient soit bas et la mise en oeuvre facile. Suivant 1 'invention on dispose des moyens de précontrainte en soi connus, au droit d'une solution de continuité prévue dans une structure portante, cette solution de continuité ou coupure étant située soit au niveau de la jonction de deux des éléments de ladite structure soit en un point quelconque d'un de ces éléments. Du fait de la précontrainte de'l'élément en question, on peut ramener à une valeur moyenne les moments résistants maximals de l'élément de telle sorte qu'on peut supprimer les renforts usuels, tandis que l'importance de la section constante dudit élément est légèrement augmentée. On obtient ainsi un gain de poids appréciable et une simplification considérable dans la fabrication des éléments de la structure. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 montre un portique usuel dont la traverse une charge uniformément répartie Fig. 2 illustre schématiquement les sollicitations appliquées au portique représenté en fig. 1. Fig. 3 et 4 sont des vues respectivement semblables à cel les de fig. 1 et 2 mais se rapportant à un portique suivant l'invention. Fig. 5 est une vue partielle à plus grande échelle de la solution de continuité de la traverse du portique avant pré contrainte et au droit de laquelle on prévoit de disposer les moyens de précontrainte. Fig. 6 est une vue semblable à celle de fig. 5 mais montrée après précontrainte, et illustrant les moyens de retenue des deux parties de l'élément. Fig. 7 et 8 montrent un autre mode de retenue des deux parties de l'élément l'une par rapport à l'autre après précontrainte. Fig. 9 est une coupe suivant IX-IX (fig. 8). Fig. 10 illustre une variante de la retenue des deux parties de l'élément après précontrainte. Fig. 11 en est une coupe suivant XI-XI (fig. 10). Fig. 12 montre encore une autre variante de la retenue après précontrainte. Fig. 13 est une vue s-emblable à celle de fig. 12 mais montrant le dispositif de retenue avant son verrouillage. Fig. 14 est une vue semblable à celle de fig. 5 mais montrant une variante de réalisation de l'assemblage entre les deux parties de l'élément. On a représenté en fig. 1 un portique 1 composé de deux poteaux 2 et 3 réunis par une traverse 4 affectant la forme d'un angle obtus. La base des poteaux 2 et 3 est prévue articulée par rapport au sol. Des goussets 5 sont prévus au droit de la jonction de la traverse 4 et des poteaux. Si l'on soumet cette traverse 4 à une charge uniformément répartie schématisée par la zone 6, les sollicitations de flexion de la traverse et des poteaux sont représentées par le diagramme usuel de fig. 2. On voit que les moment fléchissants maximals sont situés au niveau de la jonction avec les poteaux de telle sorte que I'uti-. lisation des goussets 5 est nécessaire. Comme on l'a représenté en fig. 3, la traverse 4 est coupée au niveau de sa clé, c'est-à-dire en son milieu, pour former deux par tiss 4a, 4b respectivement associées aux poteaux 2 et 3. Là encore ceux-ci sont articulés à leur base par rapportas sol. Les extrémités en vis-à-vis des deux parties 4a, 4b comportent chacune, comme représenté en fig. 5 des semelles supérieures 7, 8 et des semelles inférieures 9, 10.Entre les semelles 7 et 8 on place une cale 11 et des boulons 12 sont prévus pour les assembler entre elles Les semelles 9 et 10 présentent des trous dans lesquels passent des boulons:13 (fig. 6) que l'on serre pour rapprocher lesdites semelles de manière à créer un couple de précontrainte qui provoque une tension dans la membrure inférieure des parties 4a, 4b et une -eom pression subséquente dans leur membrure supérieure.Dans ces conditions, on a représenté en fig. 4 le diagramme des moments fléchissants pour une charge uniformément répartie sur la traverse 4 et -- identique à celle de fig 1; On notera que les moments fléchissants au droit des poteaux ont été considérablement diminués par rapport à ceux correspondants de la fig. 2 tandis que le moment fléchissant au droit de la clé est au contraire augmenté par rapport à celui de fig. 2. Les parties 4a, 4b de la traverse n'ont donc plus besoin d'8tre réunies aux poteaux par des goussets 5 mais à condition que leur section soit uniformément augmentée par rapport à celle de la traverse unique 4 g on diminue aussi la section des poteaux et les sollicitations sur les fondations. En vue de réaliser la précontrainte désirée on peut remplacer les semelles 9 et 10 prévues précédemment par des oreilles 14, 15 soudées à la membrure inférieure de chaque partie 4a, 4b de la traverse et qui s'imbriquent au niveau de la clé. De manière à permettre le transport et le montage aisés du portique et pour lui donner sa géométrie normale, on prévoit de percer les oreilles afin qu'elles présentent deux trous 16 disposés en vis-à-vis avant pré-contrainte et dans lesquels on engage à force une goupille de cisaillement 17. Les oreilles présentent deux perforations circulaires 18a et 18b décalés l'une par rapport à l'autre. Une fois le portique monté on exerce par tout moyen usuel une précontrainte sur les parties 4a, 4b en vue de rapprocher les oreilles 14 et 15 l'une de l'autre. La précontrainte est par exemple réalisée en faisant subir à partir du sol aux extrémités en vis-à-vis des parties 4a, 4b un déplacement vers le haut. L'effort produit provoque la rupture de la goupille 17 puis les deux perforations 18a, 18b viennent se placer en vis-à-vis l'une de l'autre. On peut alors passer une broche ou un boulon dans celles-ci pour verrouiller ensemble les parties 4a, -4b en position précontraintes. Comme on l'a représenté en fig. 8, le verrouillage après pré- contrainte s'effectue à l'aide d'un cliquet 19 tourillonnant autour d'un axe 20 solidaire de deux pattes 21 (fig. 9) fixées à la partie 4b de la traverse. La tete- 19a du cliquet 19 vient se placer dans une entaille en V creusée dans la face arriere de deux dents 22 solidaires de la partie 4a de la traverse 4. Suivant-une autre variante représentée en fig. 10 et 11, chaque partie 4a, 4b de la traverse 4 comprend respectivement deux flasques 23, 24 et une plaque 25 qui s'imbriquent. Cette dernière est percée d1un trou à travers lequel on fait passer un goujon 26 qui traverse les flasques 23 et 24 dans des ouvertures oblongues 23a, 24a. On notera que 1'extrémité des flasques 23, 24 est cambrée vers l'exté- rieur pour déterminer un bord tombé 23b, 24b. Deux cames 27, 28 de forme rectangulaire tourillonnent autour du goujon 26 à l'exté- rieur des flasques 23, 24. A la position de transport et de montagne des parties 4a, 4b de la traverse du portique, la face des cames 27, 28 qui se trouve la moins éloignée du goujon 26 repose contre les bords tombés 23b 24D. Suivant l'importance désirée de la précontrainte et apres que celle-ci ait été effectuée, on oriente les cames de manière que l'une ou l'autre de leurs trois autres faces prenne appui contre les bords tombés 23b, 24b. On conçoit aisément sans explications supplémentaires que la précontrainte est maximale quand c'est la face la plus éloignée du goujon 26 qui prend appui contre les bords tombés précités. Dans la variante représentée en fig. 13, les membrures inférieures des parties 4a et 4b de la traverse 4 sont réalisées de manière semblable à celles montrées en fig. 5. Les semelles 9 et 10 coopèrent avec un dispositif 29 comportant deux coquilles 30, 31 reliées élastiquement par un ressort de rappe-l 32. Chaque coquille 30, 31 est creusée de deux encoches 33 et 34 présentant en profil une forme d'escalier de telle sorte qu'à la position de transport et de montage des parties 4a-et 4b de la traverse 4, les semelles 9 et 10 soient situées dans la partie la plus large de ces encoches. Au contraire, après précontrainte, les semelles 9 et lQ-viennent automàtiquement se placer dans les parties plus profondes 33a et 34a des encoches 33 et 34 et qui se trouvent les plus rapprochées de l'axe de la solution de continuité de la traverse 4, sans que l'opérateur ait à intervenir. Les coquilles 30 et 31 sont préférablement prévues en acier moulé. Au lieu que les membrures supérieures des parties 4a et 4b du aortique soient réalisées comme décrit en référence à fig, 5, elles pourraient comprendre des oreilles 35, 36 situées à l'extérieur de ces membrures et constituant une articulation avec un axe 37 les traversant de part en part (fig 14). On comprend aisément que plus l'axe 37 est situé vers l'extérieur plus le couple engendré par le-s efforts normaux est élevé, et qu'on détermine la position de cet axe en fonction des charges appliquées à la traverse 4. On notera que dans ces conditions on puisse réaliser au-dessus de la solution de continuité de la traverse 4 une ossature excentrée constituant support pour un lanterneau. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. I1 va de soi que la solution de continuité de la traverse 4 pourrait se situer à un point quelconque de celle-ci. En outre les moyens de précontrainte pourraient dans certains cas appliquer à l'élément une tension dans sa membrure supérieure et une compression dans sa membrure inférieure. De plus et comme il va de soi, la structure portante considérée peut être réalisée en toute matière appropriée (bois, béton, matière plastique), ainsi qu'à des structures mixtes comportant des éléments de poutre quelconque. L'invention s'appli- que aussi à un élément particulier relié à un autre élément dont l'inertie est infinie, autrement dit lorsqu'on a affaire par vexez ple à une poutre porteuse associée à deux massifs de béton armé. REVENDICATIONS 1. Structure portante caractérisée en ce qu'on dispose des moyens de précontrainte en soi connus, au droit d'une solution de continuité prévue dans cette structure > ladite solution de continuité étant située soit au niveau de la jonction de deux ae ses éléments, soit en un point quelconque de l'un desdits éléments. 2. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de pré contrainte comprennent un mécanisme destiné à créer un couple qui applique une tension dans la zone de la membrure inférieure des deux parties de l'élément precontraint et une compression dans la zone de la membrure supérieure desdites parties. 3. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de pré contrainte comprennent un mécanisme destiné à créer un couple qui applique une compression dans la zone de Ea..membrure inférieure des deux parties de l'élément précontraint et une tension dans la zone de la membrure supérieure desdites parties. 4. Structure suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le mécanisme est constitué par un organe placé au droit de chaque extrémité en vis-à-vis de la memr brure comprimée des deux parties de l'élément, ces deux organes étant en appui l'un contre l'autre, ainsi que par un dispositif susceptible de rapprocher l'une de l'autre les extrémités en vis-àvis de la membrure tendue des deux parties précitées. 5. Structure suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif comporte des moyens de maintenir les extrémités en vis-à-vis de la membrure tendue des deux éléments à une distance constante en vue de permettre la manutention et le montage aisé de l'élément considéré. 6. Structure suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le dispositif comporte des moyens de verrouiller ensemble les extrémités des deux parties en vis-à-vis de la membrure tendue à la fin de la pré contrainte. 7. Structure suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que les organes associés aux extrémités des deux parties en vis-à-vis de la membrure comprimée constituent une articulation. 8. Structure suivant la revendication 1, caractéris en ce que la solution de continuité se trouve située à la jonction d'une poutre et d'un poteau, le couple de précontrainte tendant le poteau et la poutre dans la zone de l'une de leurs membrures, tout en comprimant la zone des membrures opposées. S. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la solution de continuité est disposée à la jonction de deux de ses éléments dont l'un présente une inertie infinie.