Brevet FR2280754A1 — publié le 19760227

Dans un brevet principal, déposé le 19 septembre 1973, sous le n 73 335 38, nous avons défini des poutres précontraintes, caractérisées par deux éléments principaux, d'une part des diagonales partant toujours d'une extrémité supérieure de la poutre pour aboutir au pied de chaque montant, d'autre part, l'utilisation de montants articulés autour des membrures pour permettre de replier des structures ainsi constituées. Dans une première Addition, déposée le 18 décembre 1973, sous le n 73 451 65, nous avons en particulier défini un système de poutres divisées en plusieurs tronçons, chaque tronçon prenant appui sur un tirant, ancré à l'ex- trématé de la poutre, et transmettant ses efforts d'une part aux éléments porteurs du bâtiment, et d'autre part, transmettant un effort de compression à la membrure supérieure de chacun des deux tronçons. Le flambement de cette membrure supérieure est évité grâce à des liaisons transversales. Dans une deuxième Addition, déposée le 22 février 1974, sous le n 74 060 53, nous avons defin i un système de liaison transversale des poutres porteuses, disposé dans les plans verticaux par des croix de Saint-André dont le noeud sert d'appui à un support intermédiaire permettant ainsi de couvrir l'intervalle existant entre deux poutres porteuses par deux tôles différentes. Les solutions définies dans le brevet principal et dans ces deux additions présentent deux inconvénients, ayant trait d'une part à la faible résistance des poutres définies dans ces brevets vis-à-vis des efforts dissymétriques qui lui sont appliqués ; d'autre part, dans le cas d'une poutre divisée en plusieurs tronçons, la superposition des tirants principaux et des tirants secondaires entraîne dans ces derniers des efforts excessifs. En effet, lorsque la poutre se déforme, le tirant principal subit un certain allongement qui est également came. niqué au tirant secondaire. Ce dernier étant de longueur plus courte subit ainsi des contraintes excessives. Le présent brevet a pour objet de définir un dispositif permettant d'évi- ter ces deux inconvénients. Simultanément, les nouvelles dispositions décrites ci-après permettent également de réduire la longueur de flambement de la me brure supérieure, qui est beaucoup plus sollicitée que la membrure inférieure, ce qui justifie des longueurs de flambement plus faibles pour la membrure superieore que pour la membrure inférieure. Le dispositif que nous préconisons comporte ainsi des tronçons de poutre successifs, dont la longueur est en général égale au tiers de la longueur totale à franchir. Chaque tronçon est à armer par des tirants en forme de V, dont les deux extrémités sont fixées à l'extrémité des membrures et dont la pointe du V est fixée à la base d'un montant, sur un manchon coulissant. Dans chacun des tronçons, on trouve en autre, sauf dans le tronçon central, deux tirants principaux dirigés suivant la diagonale de chaque tronçon, tirants qui servent, canine déjà drini dans le brevet antérieur, à assurer la liaison des différents tronçons entre eux. L'originalité de la nouvelle disposition adoptée réside dans le fait que, lorsque le tirant principal s'allonge, l'élément se déforme en parallélogramme et les tirants secondaires, grâce au coulissement du manchon, ne subissent aucune augmentation de contrainte, puisque l'allongement d'une des branches du V est compensé par le raccourcissement de l'autre. Dans le tronçon central, par contre, les manchons seront fixés sur les membrures pour permettre d'absorber les efforts dissymétriques. Les dessins joints au présent brevet feront mieux comprendre les dispositions adoptées. Sur la figure I, nous avons représenté l'élévation d'une poutre porteuse dans laquelle on distingue : En 1, la membrure comprimée en tube, en 2, la membrure tendue. Les montants 3,4,5 et 6, qui correspondent à l'extrémité de chacun des trois tronçons, par lesquels est divisée la poutre, sont disposés verticalement et fixés d'une manière rigide, par soudure ou boulonnage, sur les deux membrures. Les montants intermédiaires, tels que 7,8,9,10,11,12, sont au contraire situés dans des plans-obliques et réunissent le milieu de la membrure inférieure au tiers et aux deux tiers de la membrure supérieure. Cette disposition permet d'avoir une longueur de flambement de la membrure supérieure égale au 1/9e de la portée totale de la poutre, tandis que la longueur de flambement de la membrure inférieure est du 1/6e de cette portée totale. Les extrémités des montants 9 et 10 sont fixées de manière rigide sur les membrures du tronçon central. Au contraire, les extrémités des montants 7 et 8, d'une part, 11 et 12, d'autre part, sont fixées sur les manchons coulissants sur les membrures. Le tirant 13, qui est en forme de V, est le tirant secondaire, qui absorbe les charges verticales appliquées à la marbrure supérieure de la poutre, qui lui sont transmises par les montants inclinés tels que 7, 8. Le tirant 14, qui a un tracé en forme de trapèze, sert au contraire à reprendre les efforts ascendants qui sont appliqués à la membrure inférieure de la poutre et qui lui sont égalaient transmis par les montants inclinés 7 et 8. De mme, le tirant principal 15 est tendu lorsque les efforts verticaux descendants sont appliqués à la poutre, tandis que le tirant 16 est au contraire tendu lorsque les efforts ascendants sont appliqués à la poutre. Il est précisé que ces tirants 15 et 16 sont mis en précontrainte pour un effort égal à la moitié des efforts maximum qu'ils doivent supporter. Sur la figure II, nous avons représenté les liaisons entre deux poutres successives. Ces liaisons sont assurées par des croix de Saint-André, qui réunissent la membrure supérieure d'une poutre à la membrure inférieure de la suivante. Ces liaisons sont situées dans les plans verticaux des montants 3,4,5 et 6, et dans les plans obliques des montants 7,8,9,10,11 et 12. Le point de rencontre de ces croix de St-André sert de support à un potelet intermédiaire qui viendra supporter, par exemple, le joint de deux ondes en tôle réalisant la couverture du bâtiment. Sur la figure III, nous avons représenté les déformations subies par la poutre lorsqu'elle est mise en charge. On peut analyser ces déformations par une superposition de deux effets : a) L'allongement des tirants principaux qui donne à chaque tronçon de rive une forme de parallélogramme, le tronçon central restant de forme rectangulaire. Dans cette déformation d'ensemble, les trois manchons 17,18 et 19 coulissent sur les membrures correspondantes, l'une des diagonales des tirants s'allongeant tandis que l'autre se raccourcit. Au total, les tirants secondaires qui fixent ces manchons ne subissent pas d'allongement et ne subissent donc pas de contrainte. Il en est de mme des tirants correspondants du tronçon central, qui n'ont pas subi de déformation. b) A cette déformation d'ensemble se superpose une déformation de chacun des tronçons, due à l'application des charges sur les membrures supérieures de ces tronçons. Cette déformation provoque un allongement des tirants secondaires, suivant les lignes pointillées de la figure. Ces tirants s'allongent et subissent une certaine contrainte, qui est simplement motivée par l'application de la charge sur le tronçon considéré, aucune contrainte n'étant appliquée du fait de la déformation d'ensemble de la poutre, grâce au coulissement des manchons. Il est précisé que grâce à la précontrainte donnée aux tirants principaux 15 et 16, on constate dans la figure de la déformation, que si le tirant 15 s'est allongé et a subi des contraintes plus importantes, le tirant 16 s'est par contre raccourci et sa tension a diminué. Ainsi, la précontrainte qui a été donnée à ce tirant 16 s'annule et les efforts supportés par la poutre sont alors les mmes que s'il n'y avait pas eu de précontrainte. Par contre, l'accroissement des efforts dans le tirant 16 et dans la membrure comprimée est réduit de moitié par rapport à ce qu'il aurait été en l'absence de précontrainte, puisqu'une partie de la déformation de compression et d'allongement de la membrure et du tirant a déjà été donnée par la précon- trainte conférée au système. Ainsi, la précontrainte aura permis de réduire de moitié les déformations d'ensemble de la poutre. sur la figure IV, nous avons représenté les dispositions adoptées pour les manchons coulissants. Cette figure représente le noeud des deux montants inclinés 7 et 8. Ces montants 7 et 8 sont soudés sur une tôle pliée épaisse 20. Cette tôle pliée épaisse est soudée sur un manchon 21 qui coulisse sur la membrure 2. Les tirants 13 sont ancrés sur la pièce en tôle pliée, soit par soudure, soit par boutonnage. "REVES ICA110NS" lere Revendication La construction de poutres triangulées comportant des membrures, des montante et des diagonales, est actuellement bien connue. Les diagonales de ces poutres sont soumises à des efforts décroissant régulièrement ; au fur et à mesure où l'on éloigne de l'appui pour aller vers le milieu de la poutre, les efforts dans les diagonales s'annulent. Nous revendiquons l'utilisation d'une disposition nouvelle de poutres triangules, caractérisées par le fait qu'elles colportent deux séries de diagonales jouant des rôles complètement différents. La poutre étant divisée en plusieurs tronçons, une première série de diagonales sert à reprendre les réactions verticales à l'extrémité de chacun des tronçons. Cette première série de diagonales transmet ainsi les efforts verticaux appliqués à l'extrémité de chaque tronçon, en donnant naissance d'une part à une réaction verticale sur appui, d'autre part à une réaction horizontale située dans la membrure supérieure de chacun des tronçons. Une deuxième série de diagonales sert à assurer la stabilité de chacun des tronçons. 2ème Revendication Si aucune disposition particulière n'était prise, les deux séries de diagonales travailleraient simultanément dans la déformation d'ensemble de la poutre et les diagonales de la deuxième série subiraient des contraintes excessives. Nous revendiquons un procédé pour éviter ces contraints excessives dans les diagonales secondaires, caractérisé par le fait que les montants, au lieu d'tre fixés d'une manière rigide sur les marbrures, peuvent coulisser librement sur ces membrures. Ce coulissement, qui est limité par les diagonales secondaires permet d'éviter que dans la déformation d'ensemble ces diagonales secondaires ne subissent des efforts excessifs, puisque cecoulissement permet à l'une de ces diagonales de se raccourcir tandis que l'autre s'allonge. Sème Revendication Il est connu que dans une poutre triangulée classique, l'une des membrures est comprimée tandis que l'autre est tendue. Dans les dispositifs décrits dans les brevets antérieurs, concernant la précontrainte de poutres triangulées, les deux membrures dans les poutres triangulées précontraintes, sont soumises à des efforts de compression. Pour éviter le flambement de ces membrures et pour transmettre les efforts aux diagonales, il faut utiliser des montants. Etant donné que la membrure inférieure est soumise aux seuls efforts de compression dûs à la précontrainte, qui sont deux fois plus faibles que les efforts de compression subis par la membrure supérieure, il est rationnel d'adopter des longueurs de flambement différentes des deux membrures et de ne pas utiliser des montants verticaux. Pour parvenir à ce résultat, nous utilisons un dispositif caractérisé par l'emploi de montants en forme de V, réunissant le milieu de chaque tronçon de membrure inférieure au tiers et aux deux tiers de chaque tronçon de membrure supérieure. 4ème Revendication Dans les poutres triangulees décrites dans nos brevets antérieurs, une liaison par croix de Saint-André était prévue dans les plans verticaux, entre les poutres successives. Cette liaison ne permettait pas d'assurer le contreven tement et, en particulier, d'eviter le déplacement longitudinal d'une poutre par rapport à l'autre. Nous revendiquons dans le présent brevet un dispositif caractérisé par la mise en place des croix de Saint-Andre dans le plan oblique des montants. Ce dispositif permettra d'éviter le déplacement des membrures les unes par rapport aux autres et permettra d'assurer le contreventement transversal des bâtiments utilisant ce type de construction, en ajoutant simplement des profilés perpendiculaires aux poutres porteuses pour constituer les membrures des poutres de contreventement dont lesdiagonales sont constituées par les croix de St André précitées. 5èm Revendication La réalisation des noeuds de jonction entre les montants, les membrures et les diagonales nécessite, la plupart du temps, des goussets extrmement importants ainsi que de nombreux boulons. Nous revendiquons un dispositif très simple, caractérisé par l'emploi d'une tôle épaisse pliée, soudée sur un manchon coulissant sur la membrure. Sur cette tôle épaisse pliée, sont soudés les montants de la poutre, tandis que deux percements permettent de fixer les diagonales. Ces diagonales pourront tre, par exemple, réalisées par des fils d'acier à haute résistance, qu'il suffira de terminer par un bouton pour venir les bloquer sur la tôle épaisse pliée constituant le noeud coulissant.