Brevet FR2318288A1 — publié le 19770211

La présente invention concerne les poutrelles métalliques à treillis soudé employées dans la construction de planchers en béton armé sans coffrage. Les poutrelles en acier à treillis connues de ce genre, sont constitues génralement, par trois barres longitudinales parallèles, deux de ces barres formant la membrure inferieure et l'autre la membrure supérieure, les deux membrures étant reliées entre elles de plusieurs façons dittérentes. Dans certaines poutrelles la barre de la membrure supérieure est reliée à une barre centrale de la membrure inférieure par un treillis plan obtenu par le pliage en sinusoSde d'un fil continu. D'autres poutrelles conportent trois barres longitudinales parallèles reliées entre elles par un treillis dans l'espace, réa l par le pliage en hélice å section triangulaire d'un fil continu. Les barres des membrures de quelques poutrelles sont reliées entre elles par un double treillis continu en sinusoïde, chaque sinusolde étant soudée d'un côté å la barre unique de la membrure supérieure et de l'autre coté à chacune de deux barres de la m.1- brure inférieure. Un autre genre de poutrelles est constitué par une barre Ion- gitudinale supérieure reliée à deux barres longitudinales infé riourewkaralleles, par deux treillis simples du type Karen situés dans les deux plans détermines ar-la barre supérieure et chacune des barres inférieures, ces treillis étant composés par des barres soudées par leurs extrémités aux membrures, ou par des éléments en forme de Y, soudés par leur sommet à une membrure et par les extrémités de leurs branches à l'autre membrure. Les poutrelles à treillis simple ou double, obtenu par le pliage d'un fil acier continu, présentent l'inconvénient que leur vitesse de fabrication ne peut dépasser la vitesse de pliage du fil du treillis. En outre, le fil du treillis devant être en acier à haute limite élastique, soit relativement fragile, si l'on veut économiser la matière, sa vitesse de pliage, donc la vitesse de fabrication de la poutrelle, est très limitée, pour ne pas provoquer de criques ou amorces de rupture aux points de pliage. Les poutrelles comportant un treillis plan n'ont qu'une faible rigidité latérale. \ Les poutrelles à double treillis, à section transversale triangulaire, sont très rigides, mais présentent l'inconvénient qu'il y a toujours un excès de matière, si l'on veut que le fil du treillis ait un diamètre suffisant pour qu'il ne soit pas trop déformable. La poutrelle selon l'invention, permet d'éviter ces inconvé- nients. En effet, son treillis étant formé par des barres ou élé- ments séparés, sa vitesse de fabrication n'est pas limitée par la vitesse de pliage du fil d'un treillis continu. D'autre part, son treillis étant le plus simple possible et comportant le minimum de barres, celles-ci ont individuellement, la section maximal pour équilibrer un effort donné, et de ce fait la plus grande indéformabilité. Son treillis formant un système triangle dans l'espace, confère une grande rigidité à la poutrelle dans tous les sens et assure un contreventement très efficace de la membrure supérieure qui étant comprimée et libre sur toute sa longueur pendant la mise en oeuvre de la poutrelle, est plus vulnérable au flambement et aux chocs. Les poutrelles suivant l'invention, présenten aussi l'avantage qu'elles peuvent être stockées dans un volume très réduit, en les emboitant les unes dans les autres par leur partie inférieure ouverte. Leur manutention et transport peuvent être réalisés très facilement par piles de plusieurs poutrelles emboîtées, ces piles étant plus rigides et résistantes que les simples poutrelles. La poutrelle, objet de l'invention est constituée par trois barres longitudinales parallèles disposées en section transversale, aux sommets d'un triangle isocèle, l'une de ces barres étant la membrure supérieure, et les deux autres formant la membrure inférieure. Les barres des deux membrures sont reliées par un treillis du type Warren simple dans l'espace, la caractéristique essentielle de ce treillis étant que toutes les deux barres eonsécutives aboutissant sur la membrure supérieure forment un Y inversé dont le sommet se trouve sur la barre unique de la membrure supérieure, l'extrémité de chacune de ses branches étant sur l'une et l'autre de deux barres de la membrure inférieure; les plans contenant ces V inversés étant obliques par rapport à la direction des membrures.Ces éléments en forme de V inversé du treillis transmettent tous les efforts aux deux barres de la membrure inférieure qui étant enrobées dans la semelle en béton cou- lée avant la mise en oeuvre de la poutrelle, forment un ensemble indéformable dans tous les sens. Les barres des membrures de la poutrelle et son treillis peuvent avoir une section transversale quelconque et sont1 de prdfé- rence, en acier à haute limite élastique pour réaliser la plu-s grande économie de matière. L'augmentation de la limite d'élasticité de l'acier étant généralement obtenue par déformation à froid (torsion, traction, flexion ou tréfilage), l'assemblage du treillis aux membrures de la poutrelle sera réalisé par soudage électrique par résistance, procédé qui n'altère l'écrouissage des barres. Les dessins annexés représentent quelques modes de réalisation de la présente invention. Une première forme de réalisation d'une poutrelle suivant l'invention, est illustrée par les figures 1 à 4. la figure I est une vue latérale; la figure 2, une vue en plan par le haut; la figure 3, une vue en perspective, et la figure 4, une coupe transversale. Cette poutrelle est constituée par trois barres longitudinales parallèles, 1, 2 et 3, les barres 1 et 2 formant la membrure inférieure et la barre 3 la membrure supérieure, ces trois barres étant disposées en section transversale, aux sommets d'un triangle isocèle comme indiqué sur la figure 4. La barre 3 de la membrure supérieure est reliée à chaque barre 1 et 2 de la membrure inférieure par des barres obliques 4 et 5 qui forment un treillis-Warren simple dans l'espace.Chaque paire de barres 4 et 5 consécytives forme un V inversé "a-b-c", dont le-sommet "b" est sur la barre 3 de la membrure supérieure, et les extrémités "a" et "c" de ses branches 4 et 5, se trouvent sur les barres 1 et 2 de la membrure inférieure, les plans contenant ces V inversés, Wa-b-c" étant obliques par rapport à la direction des membrures, et parallèles entre eux. Un deuxième mode de réalisation d'une-poutrelle selon l'in- vention, est représenté par les figures 5 à 8. la figure 5 est une vue latérale de la poutrelle; la figure 6 est une vue en plan par le haut; la figure 7, une vue en perspective,-et la figure 8, une coupe transversale. La barre 3 de la membrure supérieure est reliée aux barres 1 et 2 de la membrure inférieure par des barres obliques 4 et 5 qui forment un treillis Barre simple dans l'espace. Toutes les deux barres 4 consécutives forment un V, "b-a-b" dont le sommet "a" est situé sur la barre I, pendant que toutes les deux barres 5 consécutives forgent un autre V, "b-c-b", dont le sommet "c" est situé sur la barre 2, les sommets "a" et "e" de ces V se trouvant alternativement sur les barres 1 et 2 de la membrure inférieure.Chaque paire de barres 4 et 5 consécutives forment un V inversé, "a-D-c", dont le sommet "b" est sur la barre 3 de la membrure supérieure, les extrémités "a" et "c" de ses branches se trouvant sur les barres 1 et 2 de la membrure inférieure. Les plans contenant ces V inversés, "a-b-e", sont obliques par rapport aux membrures, et deux de ces V inversés consécutives sont symétriques par rapport à un plan transversal perpendiculaire aux membrures. Les deux types de poutrelles représentés dans les figures 1 à 4 et 5 à 8 présentent l'avantage que les barres droites constituant leur treillis, ne sont sollicitées que par des efforts de traction ou de compression simples suivant leurs axes. Par con- tre, les poutrelles dont le treillis est forme par un fil continu plié ou par des éléments en forme de V pliés, ont l'inconvénient que le point d'attache du treillis sur les membrures ne se trouvant pas dans le prolongement de l'axe des parties rectilignes, il se produit des moments de flexion secondaires qui s'ajoutent aux efforts de traction ou de compression supportés par le treillis, ce qui diminue considérablement la résistance et la rigidité de telles poutrelles. Un autre avantage de deux modes de réalisation des poutrelles suivant l'invention, illustrés par les figures 1 à 4 et 5 à 8, est que leur construction est très simple du fait que les barres droites constituant leur treillis sont obtenues par une seule opération de coupe, sans pliage, et que leur mise en place dans leur position définitive sur les membrures, devient très facile et très rapide. Les barres du treillis pouvant être amenées et soudées simultanément en grand nombre dans une machine à souder multipoint, la vitesse de fabrication de ces poutrelles peut être plusieurs fois plus grande que celles à treillis continu ou à éléments en forme de V. Un exemple de calcul comparé réalisé ci-après, fera apparai- tre la grande différence entre la résistance du treillis simple d'une poutrelle selon l'invention, et celle du treillis double équivalent employé dans beaucoup d'autres poutrelles. Si le treillis simple de la poutrelle de l'invention a un diamètre de 6 mm., sa section sera de 28 mm2; pour que la section totale du double treillis d'une autre poutrelle soit sensiblement équivalente, son diamètre doit être de 4 mm., ce qui donne une section totale de 12,5 X 2 = 25 mm2, le rapport de deux sections étant 28/25 = 1,12. Le rapport entre les résistances aux efforts de compression simple des treillis de deux poutrelles sera égale au rapport entre la charge critique de flambement d'une barre de 6 . de diamètre et celle de deux barres de 4 mm. de diamètre de la mena longueur, soit (6/4)4:2 - 2,53.Compte tenu des sections totales des treillis comparés, il résulte que la résistance au flambement, à égalité de section, est 2,53/1,12 = 2,26 fois plus grande pour le treillis simple de la poutrelle suivant l'inventison par rapport au double treillis équivalent d'autres poutrelles. Â la flexion produite par un choc ou un effort localisés sur les barres du treillis, la résistance d'un treillis de 6 nia. de diamètre par rapport à celle d'un treillis de 4 mm. de diamètre est (6/4)3 = 3,375 fois plus grande. D'après les calculs précedents il résulte que la poutrelle selon l'invention, possède des propriétés de résistance et d'in- déformabilité très supérieures pour des poids sensiblement équivalents. Une troisième réalisation de poutrelle d'après l'invention, est illustrée par les figures 9 à 12. La figure 9 est une vue latérale; la figure 10, une vue en plan d'en haut; la figure 11, une vue en perspective, et la figure l2,-une coupe transversale. La barre 3 de la membrure supérieure est reliée aux barres 1 et 2 de la membrure inférieure par des éléments 4 et 5 en forme de Y qui constituent un treillis Warren simple dans l'espace. Les éléments 4 et 5 ont leurs sommets a et "c", alternativement sur lfune et l'autre des barres 1 et 2 de la membrure inférieure, les éléments 4 sur la barre 1, et les élément 5 sur la barre 2, Les extrémités "b" des branches de ces éléments 4 et 5 aboutissant de l'un et de l'autre c6té de la barre 3 de la membrure supériere.Deux branches consécutives, une d'un élément 4 et l'autre d'un élément 5, forment un V inverié,"-b-c", dont le sommet "b" est sur la barre 3; toutes les patries de es V inversés, "a-b-e", consécutives étant symétriques par rapport à un plan transversal perpendiculaire aux membrures. Un quatrième mode de réalisation d'une poutrelle selon l'invention est représentée par les figures 13 à 17; a figure 13 est unes vue latérale; la figure 14, une vue en plan par le haut; la figure 15, une vue en perspectiYe, et les figures 16 et 17 sont deux coupes transversales. Dans cette poutrelle les barres 1 et 2 de la membrure inférieure sont reliées à la barre 3 de la membrure supérieure par des éléments 4 et 5 en forme de r inversés qui eonstituent un treillis Warren simple dans l'espace. Chaque élé- ment 4 et 5, a son sommet "b", sur la barre 3 de la membrure supérieure, l'extrémité 'ta" d'une de ses branches, sur la barre 1, et l'extrémité "C" de l'autre branche, sur la barre 2.Les extrémités "a" et "c" des branehes voisines de deux éléments 4 et 5 consécutives, se trouvent alternativement sur l'une et l'autre des barres 1 et 2 de la membrure inférieure, deux éléments voisins 4 et 5, étant symétriques par rapport à un plan transversal perpendiculaire aux membrures. La coupe transversale de la figure 16 représente une poutrelle dont les barres longitudinales 1, 2 et 3 sont rondes; dans la coupe transversale de la figure 17, la membrure supérieure 3 est une barre en demi-cercle, pouvant avoir aussi un profil en Y, en U ou en cornière, pour en augmenter la rigidité. La distance "r" entre les points d'intersection des axes de deux barres consécutives 4 et 5 avec l'axe de la barre 3 de la membrure supérieure dans les poutrelles des figures 1, 5 et 9, peut être nulle, les axes des barres 4 et 5 se croisant, dans ce cas, dans un meme point de l'aie de la barre 3. La distance "1" de la projection herizontale des points de rencontre de l'axe de deux barres 5 et 4 consécutives avec les barres 1 et 2 de la membrure inférieure dans la poutrelle repré- sentée par les figures 1 à 4, peut, aussi, être nulle. Dans tous les modes de réalisation des poutrelles suivant l'invention, les barres 1 et 2 de la membrure inférieure,se trouvent, de préférence, à l'extérieur du treillis, comme indiqué sur les figures 4, 8, 12, 16 et 17, mais elles peuvent aussi être placées à l'intérieur du treillis. Egalement la barre longitudinale 3 de la membrure supérieure est disposée, de préférence, à n- térieur du treillis, comme sur les figures 4, 8, 12 et 16, mais elle peut aussi être placée à ltextdrieur, les barres du treillis se trouvant toutes, dans ce cas, d'un meme côté de la barre 3. Il est évident que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, des modifications pouvant être apportées sans sortir du cadre de son idée fondamentale. R E V E N D I C A T I O N s 1. Poutrelle en acier à treillis soudé constituée par trois barres longitudinales parallèles disposées transversalement sur les sommets d'un triangle isocèle, eux de ces barres formant la membrure inférieure et l'autre, la membrure supérieure; les deux membrures étant reliées entre elles par des barres droites ou par des éléments en forme de V qui constituent un- treillis du type Warren simple dans l'espace, ce treillis étant caractérisé par le fait que toutes les deux barres consécutives forment des V inversés situés dans des plans obliques par rapport à la direction longitudinale des membrures et que la distance sur la barre supérieure entre les extrémités de deux barres du treillis formant ces V inversés, est très petite ou nulle. 2. Poutrelle suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que son treillis est constitué par des barres droites et que les plans contenant les V inversés formes par deux barres consé- cutives, sont parallèles, tous ces plans ayant la meme inclinaison par rapport à la direction des membrures. 3, Poutrelle selon la revendication 1, caractérisée par le fait que son treillis est constitué par des barres droites et que toutes les deux barres consécutives du treillis reliant la barre de la membrure supérieure à une même barre de la membrure infé rieurs, forment des V dont les sommets se trouveat-alternative- ment sur l'une et sur l'autre des barres de la membrure inférieure. 4. Poutrelle suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que son treillis est constitué par des éléments en forme de V dont les sommets se trouvent alternativement sur l'une et l'autre des barres de la membrure inférieure, et que la distance sur la barre de la membrure supérieure entre les extrémités voisines des branches de deux éléments en V consécutives est très petite ou nulle. Les différents types de poutrelles selon l'invention, peuvent être utilisés, avec les barres de leur membrure inférieure préalablement enrobées dans une semelle en béton, dans la construction de planchers en béton armé sans coffrage, et comme raidisseurs dans la fabrication de prédalles minces de coffrage.