Brevet FR2306309A1 — publié le 19761029

L'invention se rapporte à une charpente pour maisons, en particulier maisons préfabriquées, halles, édifices ou structures analogues, comprenant des poutres, des poteaux agencés pour être reliés à des fondations et des éléments auxiliaires. Dans les charpentes connues (par la pratique) du genre décrit, les poutres reposent sur les poteaux et les éléments auxiliaires sont des éléments de rigidification complémentaire. Cela limite la portée utile entre les poteaux, donc l'espace libre de poteaux à l'intérieur de l'édifice. En particulier lorsqu'on peut utiliser des poutres et des poteaux préfabriqués à structure en bois et qu'on désire réaliser des édifices de grande largeur ou de grand diamètre, des poteaux sont nécessaires au centre de l'édifice, ce qui est gravement nuisible sur le plan architectonique. C'est pourquoi on n'a pas Jusqu'ici utilisé de charpentes du genre indiqué pour des constructions de grandes dimensions internes offrant des qualités architectoniques satisfaisantes. L'invention a pour but de modifier une charpente du genre indiqué au début de manière à obtenir une charpente utilisable dans la réalisation d'édifices offrant un espace de grandes dimensions et des qualités architectoniques satisfaisantes, dans lesquels des poteaux getaants ne soient plus présents. Ce but est atteint selon l'invention, à partir d'une charpente du genre indiqué, par le fait que chaque poutre est réunie à un poteau en un demi-cadre principal en forme de T à branches de longueurs inégales, dont la longueur n'atteint, en plan, qu'environ les deux tiers ou les trois quarts de la portée à couvrir, et que les demi-cadres principaux sont reliés les uns aux autres par leurs plus longues branches avec formation d'un cadre d'appui au centre du contour en plan, ce cadre d'appui offrant pour sa part la forme d'un polygone régulier (par exemple en forme de triangle, de carré, de pentagone, d'hexagone, etc.), et que les éléments auxiliaires rigidifient la structure en cadre ainsi constituée. L'invention procède de la reconnaissance du fait que des demi-cadres ainsi conformés et assemblés se déchargent les uns sur les autres de leurs charges verticales. Les forces de couplage entre les demi-cadres qui se croisent peuvent être déterminées sans difficulté à partir de la condition limite selon laquelle les fléchissements des points de fatte apparaissant dens l'assemblage décrit doivent être d'amplitude égale. Cela peut être amplement réalisé du point de vue statique lorsque les demi-cadres principaux sont (pour former le cadre d'appui) reliés les uns aux autres par l'intermédiaire d'articulations, leurs poteaux étant reliés aux fondations par l'intermédiaire d'articulations. On entend par "articulations" dans le cadre de l'invention les moyens de liaison articulés qui sont usuels dans les constructions en portique. D'autre part, des relations de symétrie se recommandent, telles qu'elles sont décrites plus loin. Les relations peuvent être statiquement excellentes, et en même temps optimales sur le plan fonctionnel lorsque les poteaux sont reliés aux poutres en un point situé à une distance du cadre d'appui qui correspond environ à la longueur du côté correspondant du cadre d'appui. On peut alors aisément disposer entre les poteaux les parois extérieures de l'édifice, de sorte que tout l'espace intérieur est libre de poteaux, tandis que des parties du toit débordent vers l'extérieur avec des parties de poutres, ce qui est satisfaisant du point de vue architectonique. La conformation des éléments auxiliaires est en principe quelconque dans le cadre de l'invention. S'il s'agit d'édifices de très vaste contour en plan, il est recommandé selon l'invention d'associer aux demi-cadres principaux, en tant qu'éléments auxiliaires, des demi-cadres complémentaires offrant de même sensiblement, en élévation, la forme d'un T et comprenant une poutre et un poteau, ces demi-cadres complémentaires complétant les demi-cadres principaux pour former des cadres à trois articulations et étant reliés au cadre d'appui d'une manière correspondante par l'intermédiaire d'une articulation.Dans un tel cas, toutefois, en tant qu'éléments auxiliaires ou additionnellement en tant qu'éléments auxiliaires peuvent aussi être disposés, dans la région des angles de l'édifice, des demi-cadres d'arête composés d'une poutre d'arête et d'un poteau associé et reliés de même (par articulation ou liaison rigide) au cadre d'appui. Selon une forme d'exécution préférée de l'invention, aussi bien les demi-cadres principaux que les demi-cadrescomplémentaires et que les demi-cadres d'arête sont respectivement identiques les uns par rapport aux autres. Ainsi apparaissent d'elles-mêmes des relations de symétrie pour l'édifice statiquement très avantageuses. On obtient en quelque sorte une double symétrie de toute la structure, ce qui permet de satisfaire d'une manière simple la condition limite mentionnée selon laquelle les fléchissements des points de fatte des demi-cadres principaux reliés ensenble sont de valeur égale. in tant qu'éléients auxiliaires ou additionnellement en tant qu'éléments auxiliaires peuvent aussi être utilisées des planches d'un planchéiage qui rigidifient mutuellement les poutres des demi-cadres principaux et éventuellement celles des demi-cadres complémentaires ou des demi-cadres d'arête.On arrive aisément dans le cadre de l'invention, par une conformation particulière des éléments constitutifs de la charpente, à une structure en toit qui représente à son tour en elle-ême une charpente et contribue de ce fait à la robustesse et à la stabilité de l'édi- fice. Selon l'invention, les poutres de;iemi-cadres principaux et éventuellement celles des demi-cadres complémentaires et des demicadres d'arête forment le squelette d'un toit exécuté selu forme d'une structure pliante, dans laquelle - par utilisation d'élé- ments auxiliaires sous forme de planches d'un planchéiage - est incorporé le planchéiage, que ce soit en tant que couverture externe ou en tant que plafond interne. La charpente selon l'invention peut outre réalisée i partir des matières premières les plus diverses. Une forme d'exécution qui se distingue par la sisiplieité et le caractère économique est caractérisée par le rait que les demi-cadres principaux, complémentaires et d'arête sont réalisés en une structure de bois, par exemple à la aanière de poutres sellées. On opérera alors en règle générale avec des poteaux en deux parties qui sont reliés aux parties correspondantes des poutres. Mais on peut aussi réaliser les demi-cadres principaux, complémentaires et d'arrête en une structure d'acier ou de métal léger les barres ou parties individuelles de cadres pouvant gtre des profilés ou des tubes. Les avantages obtenus consistent en ceci que, dans une charpente selon l'invention, il apparatt entre les poteaux un espace très vaste, exempt de poteaux, qui peut être utilisé et subdivisé en vue d'usagers très divers sans que la subdivision soit entravée par des poteaux. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente en plan une charpente selon l'invention. La figure 2 représente une coupe selon la ligne A-A de la figure 1. La figure 3 représente une coupe selon la ligne BrB de la figure 1. La figure 4 représente une autre forme d'exécution de l'obJet de la figure 1. Les figures 5, 6 et 7 représentent en plan, à plus petite échelle que celle des figures 1 à 4, d'autres charpentes selon l'invention. La figure 8 représente en perspective un édifice équipé de la charpente selon les figures 1 h 3. La charpente 1 que représentent les figures est destinée à des maisons, halles, édifices ou structures 2 analogues. ille comprend principalement des poutres 3, des poteaux 5 agencés pour être reliés à des fondations 4 et des éléments auxiliaires qui seront plus amplement spécifiés ci-dessous. On déduit tout d'abord d'un examen comparatif des figures 1 à 3 que chaque poutre 3 est réunie à un poteau 5 en un demi-cadre principal 6 en forme de T à branches inégales, dont la longueur LG n'atteint, en plan, qu'environ les deux tiers ou les trois quarts de la portée L à couvrir, et que les demi-cadres principaux 6 sont reliés les uns aux autres par leurs plus longues branches 8 avec formation d'un cadre d'appui 7 au centre du contour en plan. Le cadre d'appui 7 offre pour sa part la forme d'un carré et les éléments auxiliaires rigidifient la structure en cadre ainsi constituée.Dans la forme d'exécution des figures 1 à 3, les demi-cadreprincipaux 6 sont, pour former le cadre d'appui 7, reliés les uns aux autres par l'intermédiaire d'articulations 9, leurs poteaux 5 reposant sur les fondations 4 par l'intermédiaire d'articulations 10. Les articulations 9, 10 sont conformées de la manière usuelle dans les charpentes en cadre ou en portique, de sorte que la conformation précise des articulations 9, 10, seulement schématiquement représentées, n'a pas besoin d'être davantage explicitée. D'autre part, dans le présent exemple et selon une forme d'exécution préférée de l'invention, les poteaux 5 sont reliés aux poutres 3 en un point ou une zone 11 qui se trouve à une distance du cadre d'appui 7 correspondant environ à la longueur L1 du côté associé de ce dernier. On voit également sur les figures 1 à 3 les éléments auxiliaires usuels d'une charpente 1 selon l'invention. On voit tout d'abord qu'en tant qu'éléments auxiliaires sont associés aux demi-cadres principaux 6 des demi-cadres complémentaires 12 offrant de même sensiblement, en élévation, la forme d'un T et comprenant une poutre 13 et un poteau 14, ces demi-cadres complémentaires complétant les demi-cadres principaux 6 pour former des cadres à trois articulations et étant reliés au cadre d'appui 7 par l'intermédiaire d'une articulation 9.Mais en outre (cf. figure 1), en tant qu'éléments auxiliaires ou additionnellement en tant qu'éléments auxiliaires, sont disposés, dans la région des angles 15 de la structure 2, des demi-cadres d'arête 16 composés d'vase poutre d'arête 17 et d'un poteau associé 18 et re liés de même au cadre d'appui 7; et cela de préférence par liaison articulée. Enfin, les planches l9 d'un planchéiage indique sur la figure 1 constituent des éléments auxiliaires de rigidification qui rigidifient mutuellement les poutres 3, 13 des demi-cadres principaux 6 et celles des demi-cadres complémentaires 12 et des deri-cadres d'arête 16 et appartiennent à la structure du plafond et/ou du toit. C1est la forme d'exécution d'une charpente représentée sur les figures 1 à 3 qui est d'une importance particulière dans le cadre de l'invention. Toutefois, le concept de base de l'invention peut conduire à des variantes. Une variante également trts importante est représentée sur la figure 4. Dans cette forme d'exécution, les demi-cadres principaux 6 sont disposés, en plan, non parallèlement aux lignes limitant le contour, mais plutôt en biais ou diagonalement par rapport à celles-ci. Ici encorde apparaissent des relations de symétrie statiquement avantageuses. Cela est valable aussi pour les formes d'exécution selon les figures 5, 6, 7 qui montrent que le cadre d'appui 7 peut offrir pour sa part également la forme d'un triangle, d'un pentagone ou d'un hexagone régulier, et plus généralenent la forme d'un polygone régulier quelconque. Cela ne change rien au principe explicité plus haut. la figure 8 montre clairement que les poutres 3 des demi-cadres principaux 6, celles des demi-cadres complémentaires 12 et celles des demi-cadres d'arête 16 forment le squelette d'un toit exécuté sous forme d'une structure pliante, dans laquelle est incorporé le planchéiage 20. Une pièce en saillie 21 peut être placée sur le cadre d'appui 7, cette pièce appartenant fonction nellement à un dispositif d'aération et/ou d'éclairage naturel. Dans le présent exemple, les demi-cadres principaux 6, complémentaires 12 et d'arête 16 peuvent être réalisés en une structure de bois, par exemple à la manière de poutres collées. Mais ils pourraient aussi être réalisés en acier ou en métal léger sous forme de profilés ou de tubes. On obtient en tout cas une charpente qui offre entre les poteaux 5, 14, 18, en toutes directbns, un très.large espace libre qui peut être subdivisé à volonté à l'aide de cloisons sans qu'on ait à tenir compte de la présence de poteaux gênants. En rbgle générale, on disposera les parois extérieures dans la région des poteaux 5, 14, 18, comme le montre un examen comparatif des figures 1 à 3 d'une part et de la figure 8 d'autre part. REV(DICATIONS 1.- Charpente pour maisons, halles, édifices ou structures analogues, comprenant des poutures, des poteaux agencés pour être reliés à des fondations et des éléments auxiliaires, caractérisée par le fait que chaque poutre (3) est réunie à un poteau (5) en un demi-cadre principal (6) en forme de T à branches inégales, dont la longueur (LG) atteint, en plan, qu'environ les deux tiers ou les trois quarts de la portée (L) à couvrir, et que les demi-cadres principaux (6) sont reliés les uns aux autres par leurs plus longues branches (8) avec formation d'un cadre d'appui (7) au centre du contour en plan, ce cadre d'appui (7) offrant pour sa part la forme d'un polygone régulier (par exemple en forme de triangle, de carré, de pentagone, d'hexagone, etc.), et que les éléments auxiliaires rigidifient la structure en cadre ainsi constituée. 2.- Charpente selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les demi-cadres principaux (6) sont reliés les uns aux autres par l'intermédiaire d'articulations (9), leurs poteaux (5) étant reliés aux fondations (4) par l'intermédiaire d'articulations (10). 3. - Charpente selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que les poteaux (5) sont reliés aux poutres (3) en un point (11) situé à une distance du cadre d'appui (7) qui correspond environ à la longueur (L1) du côté correspondant du cadre d'appui. 4.- Charpente selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'en tant qu'éléments auxiliaires sont associés aux demi-cadres principaux (6) des demi-cadres complémentaires (12) offrant de même sensiblement, en élévation, la forme d'un T et comprenant une poutre (13) et un poteau (14), ces demi-cadres complémentaires complétant les demi-cadres principaux (6) pour former des cadres à trois articulations et étant reliés au cadre d'appui (7) d'une manière correspondante par ltintermédiaire d'une articulation (9). 5.- Charpente selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'en tant qu'éléments auxiliaires ou additionnellement en tant qu'éléments auxiliaires sont disposés, dans la région des angles (15) du contour (de la structure), des demi-cadres d'arête (16) composés d'une poutre d'arête (17) et d'un poteau associé (18) et reliés au cadre d'appui (7). 6.- Charpente selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les demi-cadres principaux (6), les demi-cadres complémentaires (12) et les demi-oadres d'arête (16) sont conformés respectivement toujours identiquement les uns par rapport aux autres. 7.- Charpente selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'en tant qu'éléments auxiliaires ou additionnellement en tant qu'éléments auxiliaires sont disposées des planches (19) d'un planchéiage (20) qui rigidifient mutuellement les demi-cadres principaux (6) et éventuellement les demicadres complémentaires (12) ainsi que les demi-cadres d'rPtP tprFfp 8.- Charpente selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que les poutres (3) des demicadres principaux (6) et éventuellement celles des demi-cadres complémentaires (12) et des demi-cadres d'arête (16) forment le squelette d'un toit exécuté sous forme d'une structure pliante, dans laquelle - par utilisation d'éléments auxiliaires sous forme de planches (19) d'un planehéiage (20) - est incorporé leplanchéiage (20). 9. - Charpente selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les demi-cadres principaux (6), complémentaires (12) et d'arête (16) sont réalisés en une structure de bois, par exemple à la manière de poutres collées. 10.- Charpente selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les demi-cadres principaux (6), complémentaires (12) et d'arête ;6) sont réalisés en une structure d'acier ou de métal léger.