Brevet FR2355137A1 — publié le 19780113

L'invention concerne un élément préfabriqué de couverture ou de plancher, susceptible de présenter une grande portée ; cet élément est destiné à & re accolé et fixé à des éléments semblables pour former un plancher porteur, en particulier un plancher de couverture pour bâtiments. Cet élément peut notamment hêtre utilisé pour réaliser des couvertures de chambres froides industrielles. Il existe actuellement plusieurs types d'élé- ments préfabriqués constitués par des panneaux dits "panneaux sandwich", qui en général combinent deux peaux en surface avec une structure de liaison intermédiaire. Dans ce type de panneaux connus, l'ensemble est métallique, les peaux de surface étant constituées par des tales ; le colt de ces panneaux et leur poids en restreignent l'utilisation à des portees extrêmement limitées, car au delà d'une portée de l'ordre de 4 å 5 mètres les épais- seurs à prévoir sont telles quelles rendent le panneau inutilisable en raison de son poids et de son coût excessifs. Dans un autre type de panneaux, les peaux et la structure de liaison sont fabriquées en béton par moulage dans des coffrages spéciaux, les structures de liaison étant constituées par des voiles continus,armés ou non; reliant les deux peaux. Dans la pratique, cette technique n'est pas exploitée en raison des difficultés de moulage des panneaux:, de leur poids considérable (présence des voiles continus) et, en conséquence, du coti très élevé de ces panneaux. Dans un autre type de panneaux, la structure de liaison est constituée par un ensemble de touttelles paralle- les, en particulier métalliques ou en bois Quell-e que soit la nature des péaux, ces panneaux sont limités en portée par la présence de ces poutrelles de liaison, car les moments dil-nertie nécessaires pour de grandes portées imposent de prévoir des poutrelles de hauteurs importantes, dont le coût devient prohibitif. Dune façon générale, les panneaux sus-évoqués sont pour la plupart des panneaux de façade et leur structure ne permet pas de les appliquer en panneaux porteurs de couverture ou de plancher de grande portée, car cet emploi exigerait un surdimensionnement augmentant considérablement leurs poids et obérant leur coût. La présente invention se propose de fournir un élément préfabriqué de couverture ou de plancher,de type nou veau, qui puisse présenter de très grande portée (de l'ordre de 20 mètres et au delà), supporter des charges importantes (surcharges climatiques ou autres...) et bénéficier d'un coût réduit, cette derniere condition étant essentielle et assurant la valeur économique du produit. Un autre objectif de l'invention est de fournir un élément préfabriqué bénéficiant d'une excellente isolation thermique. A cet effet, l'élément préfabriqué de couverture ou de plancher conforme à l'invention est un élément longiforme combinant les moyens suivants - une pluralité de treillis formant des systèmes triangulés dans le sens longitudinal, chaque treillis comprenant une membrure métallique continue zigzaguant entre un niveau supérieur et un niveau inférieur où elle comporte des sommets coudés, fixés à des fers à béton longitudinaux, les différents treillis étant répartis dans des plans longitudinaux sensiblement parallèles et présentant des longueurs différentes, de sorte qu'au moins, un treillis s'étende sur toute la longueur de la poutre et que d'autres de longueurs plus courtes échelonnées courent à partir des deux extrémités de la poutre pour s'étendre sur des longueurs déterminées de celle-ci, - une table inférieure en béton dans laquelle sont noyés les sommets inférieurs des treillis avec les fers longitudinaux qui les relient, - une table supérieure de compression en béton armé, dans laquelle sont noyés, d'une part, les sommets supérieurs des treillis avec les fers longitudinaux qui les relient, d'autre part, un ferraillage d'armature. La largeurde l'élément peut varier de quelques dizaines de centimètres à quelques mètres (2 ou 3 mètres), sa longueur étant égale à la portée à atteindre entre appuis ; sa hauteur est fonction de cette longueur et peut être prévue suffisan- te pour bénéficier des moments d'inertie nécessaires sans poids ni coût excessifs ; en effet, les treillis, la table inférieure et la table de compression coopèrent pour fournir un ensemble monolithique, extrêmement rigide, apte à supporter des efforts importants avec des sections d'acier limitées.De plus, dans les diverses sections transversales, les sections d'acier sont adaptées pour supporter les efforts tranchants qui s'exercent ; près des appuis les efforts tranchants sont maximum et les sections maximum ; celles-ci sont réduites en allant vers le milieu de la portée (où les efforts sont plus faibles), puisqu'un nombre moindre de treillis métalliques se trouve présent. La table inférieure peut avantageusement être en béton précontraint notamment pour des éléments de grande portée. De plus, la membrure métallique de chaque treillis est, de préférence, constituée par un tube métallique extrudé coudé à ses sommets. Pour une quantité d'acier donnée, on accroit ainsi notablement l'inertie des treillis. Selon un mode de réalisation utilisé pour réaliser des planchers ou couvertures isothermiques, 1'élément préfabriqué comprend entre les deux tables une couche d'isolant thermique, du type mousse phénolique ou mousse de polyuréthane, dans laquelle sont noyées les parties correspondantes des treillis. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention se dégageront de la description qui suit, en regard des dessins annexés, lesquels ne sont donnés qutà titre d'exem- ple non limitatif ; sur ces dessins qui font partie intégrante de la description - la figure 1 est un schéma partiel en perspective avec arraché, d'un mode de réalisation conforme à l'invention, - la figure 2 en est une coupe longitudinale partielle, - la figure 3 est un schéma en plan d'une moitié d'élément montrant la répartition des treillis, - la figure 4 est un schéma en plan montrant la pose des éléments pour réaliser une couverture, - la figure 5 est une coupe de détail-de cette couverture au niveau d'un appui, - la figure 6 est une coupe transversale partielle de deux éléments de la couverture, au niveau de leur portion médiane. L'élément préfabriqué représenté à titre d'exemple aux figures peut être utilisé pour réaliser économiquement des couvertures de bâtiments isothermiques, notamment des couvertures de chambres froides. A titre purement indicatif, cet élément peut avoir une longueur de l'ordre de 20 mètres, une largeur de l'ordre de 1,25 mètre et une hauteur totale d'environ 0,50 mètre ; leur coefficient de conductibilité thermique K est de l'ordre de 0,1. Cet élément comprend une table inférieure 1 en béton précontraint, des treillis longitudinaux tels que 2, disposés dans des plans verticaux, une table supérieure de compression 3 en béton armé et, dans l'espace compris entre les tables, une couche 4 de mousse phénoliques ou similaire. Les treillis sont en l'exemple disposés dans six plans longitudinaux répartis sur la largeur de l'élément préfabriqué. Chaque treillis est composé par un tube métallique 5 extrudé (c'est-à-dire sans soudure longitudinale) coudé à ses sommets Sa,par des fers à béton longitudinaux, inférieur 6 et supérieur 7 soudés en deux points sur le tube 5 à proximité de ses sommets et par des barrettes transversales 8 ou 9 soudées à chaque sommet inférieur ou supérieur sur le tube et sur les fers 6 ou 7. Les sommets inférieurs des tubes 5 de treillis, les fers inférieurs 6 et les barrettes 8 correspondantes sont noyés dans la table inférieure 1 cependant que les sommets supérieurs des tubes 5, les fers supérieurs 7 et les barrettes 9 correspondantes sont noyés dans la table de compression 3. On obtient ainsi un excellent ancrage des treillis dans les tables ; les barrettes participent à affermir cet ancrage et améliorent la stabilité latérale de l'élément préfabriqué. La table inférieure 1 comporte en outre des câbles de précontrainte 10 noyés dans le béton pour la mise en précontrainte de compression. La table de compression 3 est armée par un ferraillage constitué en l'exemple par un treillis soudé plat 11, noyé dans celle-ci. Par ailleurs, chaque tube 5 de treillis comprend entre ses sommets coudés des tronçons obliques tels que 5b, inclinés approximativement à 45 - alternativement dans un sens et dans l'autre ; un tronçon vertical tel que 5c est prévu au voisinage de chaque extrémité. Comme le montre la figure 3, les différents treillis s'étendent sur des longueurs différentes à partir des extrémités de l'élément préfabriqué ; de préférence, au moins un treillis (tel que 12) s'étend sur toute la portée L de celuici, au moins un couple de treillis situés dans un même plan longitudinal (tels que treillis 13 et treillis symétrique par rap port à l'axe médian) s'étendent chacun sur une longueur L/3 à partir de chaque extrémité de l'élément et au moins un couple de treillis situés dans un même plan longitudinal (tels que treillis 14 et treillis symétrique) s'étendent chacun sur une longueur L/6 à partir de chaque extrémité. En l'exemple, deux treillis 12 sont prévus symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de l'élément, deux couples de treillis 13 et deux couples de treillis 14. Bien entendu, cette répartition est fonction de la portée et des charges prévues et peut être allégée pour des portées plus courtes et des charges plus faibles ou, au contraire, être rendue plus dense pour des portées plus importantes et des charges plus lourdes. A portée et charge égales, la structure de l'élément préfabriqué conforme à l'invention nécessite des quantités d'acier considérablement réduites par rapport aux techniques connues et ces quantités sont encore diminuées en prévoyant une répartition différentielle pour laquelle seuls les aciers nécessités par l'importance des efforts tranchants sont mis en place dans chaque section transversale. Par ailleurs, les fers longitudinaux supérieurs 7 et les câbles de précontrainte 10 comportent des extrémités en attente telles que 7a et iOa dépassant aux deux extrémités de l'élément préfabriqué en vue de permettre de réaliser un clavetage bout à bout avec d'autres éléments. On aperçoit sur la vue en plan de la figure 4 plusieurs éléments préfabriqués montés sur des appuis tels que 15. Les extrémités en attente des éléments sont noyées dans du béton 16 coulé en bout entre les éléments comme le schématise la coupe verticale partielLe de la figure 5. En outre, chaque élément préfabriqué comporte sur ses deux faces latérales des moyens de clavetage symbolisés en 17 à la figure 4 ; ces moyens sont adaptés pour permettre de fixer l'élément, cote à cote ^et à niveau, à deux éléments contigus. On a représenté à titre d'exemple en coupe transversale à la figure 6 deux éléments-clavetés cte à côte. En cet exemple, ces moyens de clavetage disposés au milieu de la portée de chaque élément préfabriqué comprennent deux jambes de force telles que 18 obliques dans le sens transversal ; en partie basse, ces jambes de force sont soudées sur le tube d'un treillis de part et d'autre d'un sommet inférieur, cependant qu'en partie haute elles sont soudées sur une cornière 19 dis posée sur le flanc de l'élément au niveau de la table de compression et surmontée d'une échancrure 20 ménagée dans celle-ci. Des armatures transversales 25 sont soudées sur les cornières 19 pour renforcer à ce niveau le béton de la table et assurer une liaison entre la cornière et le béton. Les deux éléments sont mis à niveau et clavetés l'un à l'autre au moyen d'une platine inférieure 21, d'une plaque 22 logée dans l'échancrure et d'un boulon 23 avec écrou 24, qui permettent de pincer et de -serrer les bords de la table de compression renforcés par la cornière et leurs jambes de force. La mise en oeuvre des éléments préfabriqués conformes à l'invention est une opération simple et rapide et permet de couvrir de larges portées à des coûts réduits. La fabrication de ces éléments peut être réalisée dans un coffrage approprié, en coulant, d'abord, la table inférieure avec câbles de précontrainte et treillis en place, puis, après durcissement, en coulant au dessus la couche de mousse phénolique expansée, enfin, après durcissement de cette dernière, en coulant la table de compression avec son ferraillage, les câbles de précontrainte étant relâchés après prise de l'ensemble ce procédé est indiqué à titre d'exemple, sans caractère limitatif. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précède mais en comprend toutes les variantes possibles. REYENDICATION5 1/ - Elément préfabriqué longiforme de couverture ou de plancher de grande portée, destiné à être accole et fixé d des éléments semblables pour former un plancher porteur, en particulier, un plancher de couverture pour bâtiments, ledit élément étant caractérisé en ce qu'il comprend - une pluralité de treillis formant des systèmes triangulés dans le sens longitudinal, chaque treillis comprenant une membrure métallique continue courant en zigzag entre un niveau supérieur et un niveau inférieur où elle comporte des sommets coudés, fixés à des fers à béton longitudinaux, les différents treillis étant répartis dans des plans longitudinaux sensiblement parallèles et présentant des longueurs différentes, de sorte qu'au moins, un treillis s'étende sur toute la longueur de la poutre et que d'autres de longueurs plus courtes échelonnées courent à partir des deux extrémités de la poutre pour s'étendre sur des longueurs déterminées de celle-ci, - une table inférieure en béton dans laquelle sont noyés les sommets inférieurs des treillis avec les fers longitudinaux qui les relient, - une table supérieure de compression en béton armé, dans laquelle sont noyés, d'une part, les sommets supérieurs des treillis avec les fers longitudinaux qui les relient, d'autre part, un ferraillage d'armature. 2/ - Elément préfabriqué selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend entre les deux tables une couche d'isolant thermique, du type mousse phénolique, mousse de polyuréthane, dans laquelle sont noyées les parties-correspondantes des treillis. 3/ - Elément préfabriqué selon l'une des revendications i ou 2, caractérisé en ce que la table inférieure est en béton précontraint et est pourvue de câbles longitudinaux de précontraintel 4/ - Elément préfabriqué selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la membrure métallique de chaque treillis est constituée par un tube métallique extrudé coudé à ses sommets. Sj - Elément préfabriqué selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque tube métallique comprend entre ses soumets coudés des tronçons obliques inclinés approximativement à 45O alternativement dans un sens et dans l'autre, un tronçon vertical étant prévu au voisinage de chaque extrémité de l'élé- ment préfabriqué. 6/ - Elément préfabriqué selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que des éléments d'ancrage transversaux sont fixés sur les treillis à proximité de chacun de leurs sommets et noyés dans le béton des tables correspondantes en vue d'amliorer l'ancrage des treillis et la stabi lité latérale de l'élément. 7/ - Elément préfabriqué selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend, au moins un treillis s'étendant sur toute la portée L de l'élément, au moins un couple de treillis situés dans un même plan longitudinal et s'étendant chacun sur une longueur L/3 à partir de chaque extrémité de l'élément et au moins un couple de treillis situés dans un même plan longitudinal et s'étendant chacun sur une longueur L/6 à partir de chaque extrémité dudit élément. 8/ - Elément préfabriqué selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que les fers longitudinaux des treillis ou câbles de précontrainte comportent des extrémités en attente dépassant aux deux extrémités de l'éld- ment en vue de permettre de réaliser un clavetage bout à bout avec d'autres éléments préfabriqués. 9/ - Elément préfabriqué selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte sur ses deux faces latérales des moyens de clavetage adaptés pour permettre de le fixer, c8te à côte et à niveau, à deux élé- ments contigus. 10/ - Plancher ou couverture caractérisé en ce qu'il est réalisé au moyen d'un ensemble d'éléments préfabriqués conformes à l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, accolés les uns aux autres et disposés par leurs extrémités en appui sur des supports, en particulier poutres ou murs porteurs.