Brevet FR2324824A1 — publié le 19770415

L'invention concerne un procédé de réalisation d'une toiture de grande portée, notamment d'une toiture présentant une grande surface de forme gauche avec pente et largeur variables. L'invention se rapporte également à une telle toiture réalisée selon le procédé considéré. On a déja conçu et réalisé des toitures qui présentent de grandes surfaces dont les dimensions sont en rapport avec les dimensions des espaces à protéger. Les surfaces planes supportées au moyen de piliers au-dessus de tels espaces ont laissé place a des formes moins simples des surfaces protégeantes et aussi plus adaptées aux données de la résistance des matériaux comme aux volontés d'une architecture moderne. Ainsi, par exemple, certaines constructions sont équipées d'une toiture constituée de supports courbes, de poutres reliant ces supports et d'une cou vertu- re définissant une surface de forme courbe. Dans les toitures de ce type, chaque partie de toiture comprise entre deux supports voisins est 'générée, si l'on fait abstraction de l'épaisseur de ta toiture, par le déplacement, en translation, d'un segment de droite, parallèlement a luimeAme et au plan de l'espace à couvrir, pris comme plan de référence, tout en restant en contact par ses extrémités avec ces deux supports.Ainsi, entre deux supports voisins, la poutraison supportant la couverture est constituée d'un certain nombre de poutres droites parallèles entre elles et joignant, chacune, les deux supports voisins. Il résulte du parallélisme de deux poutres voisines que la surface limitée par celles-ci peut être facilement assimilée d un plan contenant les arêtes supé- rieures correspondantes desdites poutres, ce plan étant pris comme plan de pose d'éléments de couverture. t'invention décrite ci-après a pour but un procédé de réalisation dune toiture de grande portée adaptable a une géométrie gauche avec pente et largeur variables, lorsque, par analogie avec la définition donnée plus haut, la disposition et l'orientation de deux supports voisins, imposées par la forme de la construction, ne permettent pas de générer la partie de la toiture entre les deux supports au moyen d'un segment de droite, lié de la même façon aux deux supports par ses extrémités et se translatant parallèlement a lui-meme. Dans ce cas plus général dont la réalisation fait le but de l'invention, ie segment de droite au cours d'un tel déplacement sur les supports est animé d'on mouvement suppiémen- taire de rotation pour rester parallèle au plan de référence. L'ensemble de poutres reliant deux supports voisins sera constitué ainsi de poutres non parallèles entre elles. Par suite du non parallélisme des poutres entre elles, celles-ci sont orientées, par rapport au plan d'un mtme support, selon des angles qui peuvent etre différents d'une poutre à l'autre. Pour cette raison, I'invention a également pour but de fournir un système d'assemblage et de fixation des poutres sur les supports présentant une tolérance angulaire et linéaire importante, évitant ainsi un traitement particulier de chaque liaison d'une poutre avec un support. II est évident que ce système d'assemblage et de fixation coopère avec des moyens particuliers d'appui de poutre conformés sur les supports et une configuration particulière des portions de poutres soumises a I'action du système d'asassemblage. C'est ainsi un autre but de l'invention de concevoir des poutres et des moyens d'appui de celles-ci sur les supports qui s'adaptent avec un système d'assemblage et de fixation a tolérance angulaire et linéaire importante. D'autre part, dans les réalisations de l'art antérieur citées précédemment, les poutres, bien que parallèles entre elles, n'étaient pas disposées et orientées sur elles-memes de manière a recevoir directement une couverture autrement que selon une génératrice et l'on devait adjoindre à chacune un élément de forme (de section triangulaire ou légèrement profilée) pour offrir une surface d'appui suffisante à un élément de couverture. C'est un autre but de l'invention de permettre une pose directe de la couverture, facilitée par le procédé employé et la conception des différents moyens entrant dans la mise en oeuvre de ce procédé. Pour atteindre ces buts, llinvention propose, de manière à diviser la surface gauche de la toiture en surfaces élémentaires pouvant être considérées sensiblement planes - de subdiviser la longueur d'un support en n segments, chaque subdivision déterminant un niveau i de positionnement d'une poutre a une distance hi du plan de référence (i = 1,2 ... n), - de former, pour chaque niveau i, un appui d'extrémité de poutre solidaire du support, - de former, pour chaque appui ainsi défini, un appui correspondant sur le support voisin, destiné a recevoir l'autre extrémité de poutre en un point situé d la même distance hi du plan de référence, - de placer la poutre en appui contre les appuis ainsi situés, - de fixer enfin la poutre contre les appuis au moyen d'un système de fixa tion. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention présentant de nombreux avantages qui apparaitront dans la description d'un exemple non limitatif et permettant d'atteindre de façon optimale les buts de l'invention énoncés cidessus, - on forme, a chaque niveau de positionnement, un appui de forme cylindri que solidaire du support, d'axe parallèle au plan du support et au plan de référence, porté par un corbeau sur le parement en regard du support voi- sin, - on forme un appui homologue sur le support voisin correspondant à chaque niveau, les deux appuis correspondants étant dans un meme plan parallèle au plan de référence, - on place, en appui contre le premier appui, une extension d'une première extrémité de la poutre correspondant audit niveau, cette extension formant brancard étant constituée d'au moins deux prolongements cylindriques mon tés coulissants par rapport à l'ame de la poutre et d'axes parallèles à la direction longitudinale de celle-ci, - on oriente la poutre dans le plan parallèle au plan de référence contenant l'appui cylindrique de manière à placer la seconde extrémité de la poutre, conformée de façon identique à la première, contre l'appui homologue de forme cylindrique correspondant au support voisin, - on fixe dans cette position la poutre au moyen de systèmes de crapauds per mettant le serrage des prolongements cylindriques formant brancard contre leur appui cylindrique. De plus, le système de fixation parfaitement adapté a la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est un système à tolérance angulaire et linéaire importante qui, pour chaque liaison entre deux prolongements cylindriques formant brancard et un cylindre corbeau comprend - deux éfriers enserrant, chacun, l'appui cylindrique du corbeau, et situés de part et d'autre du brancard d'extrémité, - un sabot pour chaque étrier, joignant les deux branches de l'étrier, for mant avec l'étrier un étau pour l'appui cylindrique du corbeau et portant un goujon s'étendant dans la direction opposée de l'étrier, - deux crapauds de bridage composés, chacun, d'une base munie d'une lu mière oblongue pour le passage du goujon ci-dessus et d'une surface de serrage cylindrique pour stappliquer sur l'une des extrémités cylindriques formant brancard, - un écrou de blocage monté sur chaque goujon pour serrer les crapauds sur leur sabot respectif. De préférence, afin de ne pas genet la pose directe des éléments de cou- verture sur les poutres, liarete supérieure des crapauds ne dépasse pas l'arase supérieure des extrémités cylindriques formant brancard. Pour atteindre le but selon lequel les éléments de couverture sont posés directement sur les poutres ainsi assemblées, sans interposition d'éléments de forme permettant d'offrir un appui suffisant auxdits éléments de couverture, il convient que l'aile supérieure de chaque poutre soit située dans le plan tangent moyen à la surface gauche de la toiture à réaliser, au niveau considéré. Ceci pourrait être obtenu en disposant des poutres traditionnelles -dont ailes et ame sont perpendiculaires entre elles- en position inclinée, mais la poutre "travaillerait" alors en flexion déviée sous l'effet de charges verticales, ce qui nécessiterait des calculs tres complexes et fastidieux pour déterminer la section à donner a chacune d'elles, en fonction de son inclinaison. Aussi, les poutres utilisées, selon une particularîté de l'invention, sont des poutres à dme verticale et dont les ailes supérieure et inférieure sont inclinées, par rapporta l'horizontale, d'un angleo étant l'angle de pente moyenne de la surface gauche -ou, ce qui revient au même, I'angle d'inclinaison du plan tangent moyen à ladite surface sur l'horizontale- au niveau de positionnement de la poutre considérée. Enfin, des moyens qui seront décrits dans l'exemple de réalisation ciaprès, sont prévus pour absorber les efforts de cisaillement au niveau de la toi ture L'invention sera mieux comprise à l'aide des dessins annexés représentant un mode de réalisation non limitatif de l'invention dans lequel:: - la figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'une toiture gauche, - la figure 2 est une vue schématique d'une partie de la toiture entre deux supports voisins, - la figure 3 est une vue en perspective de l'assemblage d'une extrémité de poutre sur un support, - la figure 4 est une vue en coupe partielle de l'assemblage selon la figure 3, - la figure 5 est une vue en coupe transversale d'une poutre, - la figure 6 est une vue en bout du système de fixation du tube-brancard sur le tube-corbeau, - la figure 7 est une vue de dessus du système de la figure 6, - la figure 8 est une vue de face en coupe du système de la figure 6 pour un assemblage de deux tubes-brancards sur le tube-corbeau, - la figure 9 est une vue en coupe transversale d'une poutre avec une semelle fixée sur les ailes ou plat sommital, - la figure 10 est une vue en perspective de deux poutres successives avec interposition d'une tôle de cisaillement. La toiture représentée a la figure 1 est constituée de supports courbes tels que 1, 2, formant l'ossature, encastrés, par leurs extrémités, à la périphérie de l'aire à couvrir et supportant des poutres P (simplement schématisées par des segments de droite pour ne pas alourdir le dessin) distribuées entre deux supports voisins selon le mode défini ci-dessous. Dans la représentation donnée, l'aire à couvrir, qui constitue le plan de référence, est horizontale et toutes les références seront faites par rapport à ce plan horizontal. Toutefois, l'invention dans sa généralité est applicable aux toitures de toutes destinations se dressant sur un plan de référence non horizontal et dans ce cas les références lues par rapport au plan horizontal devront être comprises par rapport au plan de référence fixé. Le nombre de supports est déterminé par les dimensions de la toiture et les données de la résistance des matériaux. Les supports sont de forme générale courbe mais bien entendu il peut s'agir de piliers droits inclinés différemment par rapport au plan de référence. Les supports sont de section quelconque et variable le long du support avec les lignes d'appui des poutres quelconques et variables. La description du procédé de réalisation de la toiture et de la toiture ainsi obtenue est limitée à la portion de toiture située entre deux supports voisins, portion délimitée, sur la figure 1, par le quadrilatère curviligne ABC D. Le procédé d'assemblage est évidemment identique pour toute partie comprise entre deux supports voisins quelconques et le résultat obtenu est également identique à chaque répétition du procédé. La figure 2 représente schématiquement une telle partie de la toiture limi tée par les deux supports courbes 1 et 2 figurés par leurs lignes d'appui des poutres, non parallèles entre eux, s'élevant à partir du plan de référence horizontal R. La surface S engendrée par un segment de droite au cours d'un déplacement le maintenant parallèle au plan horizontal R et en contact constant avec le support 1 par une de ses extrémités et avec le support 2 par son autre extrémité, est une surface gauche n'admettant pas de plan de symétrie. Cette surface S est la surface moyenne de la toiture que l'on désire réaliser. L'ensemble de poutres représenté schématiquement sur la figure 2 partage cette surface gauche S en un nombre de surfaces élémentaires suffisant pour que chacune d'elles puisse astre considérée comme sensiblement plane. Ces surfaces élémentaires sont sensiblement rectangulaires, la petite dimension du rectangle étant, évidemment, située selon la direction de plus fort gauchissement de la surface. Les supports n'étant pas parallèles entre eux, la distance les séparant varie. La longueur d'une poutre reliant deux supports est donc fonction de la position de la poutre. Cette longueur est déterminée préalablement. L'un des supports, par exemple le pilier 1, est subdivisé sur sa longueur de manière à déterminer un certain nombre n de niveaux de positionnement i situés à une distance hi du plan horizontal (i = 1,2 ... n). Cette détermination tient évidemment compte de l'analyse des efforts sur la toiture, de manière connue en soi, et pour celà non exposée en détail dans cette description. Chaque niveau de positionnement i est l'emplacement d'un appui pour une extrémité d'une poutre s'étendant horizontalement du support 1 au support 2. L'appui est représenté sur les figutes 3 ut 4. Il est constitué d'un tube référencé 4 en appui dans une rainure cylindrique pratiquée dans une saillie ou corbeau 3 du parement du support 1. Il s'agit du parement du support 1 qui est en regard du support voisin 2, -ce dernier n'étant pas représenté sur les figures 3 et 4 Le tube 4 appelé tube-corbeau est d'axe parallèle au plan horizontal de référence R et parallèle au parement du pilier 1 en regard. La surface extérieure du tube-corbeau est, dans sa partie supérieure, une surface d'appui pour deux tubes-brancards 5 et 6 liés à la poutre P de manière expliquée plus loin que l'on pose à ce niveau. En variante, les tubes-brancards peuvent être appuyés sur la partie inférieure du tube-corbeau. Nous verrons plus loin que le système de fixation des tubes-brancards sur le tube-corbeau permet, sans modification, un appui du brancard sur le tube-corbeau ou sous le tube-corbeau. Pour cette raison, nous parle rons, de façon générale, d'appui du brancard contre le tube-corbeau. En variante, également, les poutres peuvent être encastrées dans les supports. Cette disposition, non représentée, exige bien entendu de prévoir des encastrements dans les supports. Cette solution moins avantageuse que les précédentes est, néanmoins, concevable et compatible avec l'objet de l'invention. Ces tubes-brancards s'étendent à partir du voisinage de l'extrémité de l'ame de la poutre P selon une direction parallèle à la direction longitudinale de la poutre. Ils sont liés, de manière coulissante, à l'ame de la poutre au moyen de deux diaphragmes 7 et 8 en forme de plaques transversales, solidaires de ladite poutre et que les tubes-brancards traversent, constituant ainsi un appui et une orientation solide. Cette disposition assure à l'assemblage un haut degré de tolérance linéaire, permet l'absorption des dilatations thermiques, des tolérances de fabrication et même des déplacements lors de secousses sismiques. A chaque appui ainsi constitué, on forme un appui correspondant sur le support voisin 2, constitué de façon identique et de manière à former avec l'appui du support 1, deux appuis coplanaires, horizontaux et situés à égale distance du plan de référence. Sur l1appui correspondant du support 2 est posée la seconde extrémité de la poutre de façon identique à l'appui de la première extrémité de poutre sur le support 1. Les deux extrémités de poutre sont conformées de façon identique. La figure 5 représente une section d'une poutre utilisée dans l'exemple ici décrit. Il s'agit bien entendu d'un mode de réalisation préférentiel de la poutre et non d'une caractéristique impérative. L'âme de la poutre se présente sous la forme d'une poutre de profil ul,, ou, de préférence, d'une poutre obtenue au moyen de deux profils "C", notamment profilés à froid, liés "dos-à-dos" comme représenté sur la figure 5. L'inclinaison variable des ailes supérieure et inférieure de la poutre d'un angle t par rapport à l'horizontale (voir figure 5), i étant la pente moyenne de la surface gauche au niveau de positionnement de la poutre considérée, permet d'éviter le travail de la poutre en flexion déviée sous l'effet des charges verticales. Selon le procédé de l'invention, une première extrémité de la poutre est posée ici en appui simple sur le tube-corbeau 4 relatif au support 1, puis la seconde extrémité est posée de façon identique sur un tube-corbeau identique rela tif au support 2. La poutre repose sur les tubes-corbeaux par l'intermésiaire des tubes-brancards référencés 5 et 6 pour lune des extrémités représentées. Le contact tube sur tube permet deux degrés de liberté pour la poutre lors de la pose. Ainsi, la poutre reposant par une de ses extrémités sur un appui (par exemple l'appui du support 1) elle peut être orientée dans le plan horizontal et dans le plan vertical de maniere à amener la seconde extrémité de la poutre sur l'appui correspondant sur le support 2 voisin. Le contact tube/tube permet les orientations libres pour les axes des tubes-brancards 5 et 6 et du tube-corbeau 4 qui font entre eux des angles variables. Pour la raison que ces angles sont variables, le système de fixation (voir figures 6, 7 et 8) des poutres aux supports, c'est-å-dire des tubes-brancards sur le tube-corbeau s'adapte au moyen d'éléments de fixation orientables. Le système de fixation des tubes-brancards sur le tube-corbeau 4 est décrit ci-après dans le cas d'une poutre présentant deux tubes-brancards 5 et 6 par extrémité. Pour chaque liaison diun tube-brancard sur le tube-corbeau, le système de fixation est constitué d'un étrier 9, enserrant le tube-corbeau, ouvert à la partie supérieure lors de son engagement, puis fermé par un sabot 10 qui, d'une part, coopere avec l'étrier 9 pour serrer le tube-corbeau et, d'autre part, porte un goujon 11. Le gouion il traverse une lumière 13 pratiquée dans le corps d'une bride ou crapaud 12 qui présente une surface de serrage cylindrique de manière à s'appliquer sur la surface cylindrique du tube-brancard à serrer. Grâce à la lumière 13, le crapaud peut être amené par translation et par rotation de façon parfaite contre la surface extérieure du tube-brancard. Dans cette position, il est alors bloqué au moyen d'un écrou 15 vissé sur le goujon 11.De plus, I'ensemble étrier-sabot peut, avant blocage, pivoter de manière à amener la surface de serrage du crapaud en regard de la surface à serrer sur le tube-brancard. Le montage du système de fixation est le suivant : on fixe d'abord sans les bloquer, les sabots 10 à l'aide des étriers 9 sur le tube-corbeau, puis on vient déposer le ou les tubes-brancards en appui sur le tube-corbeau, on dispose les crapauds 12 comme décrit précédemment, on bloque alors les sabots et les crapauds. Les tubes-brancards peuvent être, de manière à assurer une parfaite rigidité de leur extrémité et un blocage effectif, reliés par une entretoise 16 soudée aux cylindres (voir figure 8). Selon l'exemple décrit, les tubes-brancards reposent sur le tube-corbeau, mais il est évident qu'ils pourraient etre "suspendus" au tube-corbeau avec une liaison de même type que celle décrite ci-dessous. Comme on peut le voir sur les figures 6 et 8, les crapauds 12 ne dépassent pas l1arase supérieure du ou des tubes-brancards serrés. Cette disposition permet la pose directe d'éléments de couverture sur les ailes supérieures des poutres, meme lorsque les tubes-brancards sont situés au voisinage immédiat desdites ailes. De plus, selon la variante de la figure 9, la poutre présente une semelle métallique 17, ou plat sommital, fixé sur la partie supérieure des ailes supérieures. Ce plat peut etre soudé aux deux profilés formant la poutre de manière représentée sur la figure 9. Il rigidifie la poutre et lui permet d'absorber les efforts tangents, que ceux-ci soient transmis par la couverture ou provoqués par des charges de services auxquelles les poutres peuvent être soumises. En effet, la poutre représentée ici étant constituée par deux profilés en forme de C, à bords arrondis, accolés dos-a-dos, chacun des profilés ne peut etre solidarisé de l'autre, par son dos, qu'à une certaine distance de l'aile supérieure, et on peut craindre une déformation desdites ailes sous l'effet d'efforts tangents importants. On peut également, comme représenté sur la figure 9, fixer un second plat 18 sur les ailes inférieures de la poutre. Enfin, deux poutres successives sont liées rigidement, selon une variante d'exécution représentée sur la figure fO, par des tôles 19, dites tôles de cisaillement, permettant d'absorber les efforts de cisaillement à la surface de la toiture. Ces tôles peuvent alors constituer les éléments eux-memes de la couverture. L'invention ayant, maintenant, été exposée et son intérêt justifié sur un exemple détaillé, le demandeur s'en réserve l'exclusivité pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après. REVENDICATIONS I - Procédé de réalisation d'une toiture composée - de supports non parallèles entre eux formant l'ossature de la toiture s'élevant à partir d'un même plan de référence, - de poutres reliant, chacune, deux supports voisins et - d'une couverture directement posée sur les poutres, caractérisé en ce que pour diviser la surface gauche de la toiture en surfaces élémentaires pouvant safre considérées sensiblement planes, - on subdivise la longueur d'un support en n segments, chaque subdivision déterminant un niveau i de positionnement d'une poutre à une distance h;; du plan de référence (i = 1,2 ... n), - on forme, pour chaque niveau i, un appui d'extrémité de poutre solidai re du support, - on forme pour chaque appui, un appui correspondant sur le support voi sin destiné à recevoir l'autre extrémité de poutre en un point situé à la meme distance hi du plan de référence, - on place la poutre en appui contre les appuis ainsi situés, - on fixe enfin la poutre contre les appuis au moyen d'un système de fixa tion. 2 - Procédé d'assemblage selon la revendication ï, caractérisé en ce que - on forme, à chaque niveau de positionnement, un appui de forme cylin drique solidaire du support, d'axe parallèle au plan de référence et porté par un corbeau fixé sur le parement en regard du support voisin, - on forme un appui homologue sur le support voisin, correspondant à chaque niveau, en un point situé dans le même plan parallèle au plan de référence, - on place en appui contre le premier appui une extension d'une première extrémité de la poutre correspondante audit niveau, cette extension formant brancard étant constituée d'au moins deux prolongements cylin driques montés coulissants par rapport à l'arme de la poutre et d'axes parallèles à la direction longitudinale de celle-ci, - on oriente la poutre dans le plan parallèle au plan de référence conte nant l'appui cylindrique de manière à placer la seconde extrémité de la poutre, conformée de façon identique à la première, contre l'appui homologue de forme cylindrique correspondant du support woisin, - on fixe dans cette position la poutre au moyen de systèmes de crapauds permettant le serrage des prolongements cylindriques formant brancards contre leur appui cylindrique. 3 - Toiture selon le procédé de l'une des revendications i ou 2, composée - de supports formant l'ossature de la toiture non parallèles entre eux s 'élevant à partir d'un meme plan de référence, - d'un ensemble de poutres et - diune couverture directement posée sur celui-ci, caractérisée en ce que les poutres sont des poutres droites,reliant, chacune, deux supports voisins,s'étendant dans des plans parallèles audit plan de référence, partageant la surface de la toiture en surfaces élémentaires pouvant eAtre considérées sensiblement planes, présentant à leurs extrémités des extensions cylindriques coulissantes selon l'axe longitudinal de la poutre, chaque extrémité étant fixée contre un appui cylindrique solidaire du support qu'elle relie au moyen d'un système de fixation à tolérances angulaire et linéaire importantes. 4 - Toiture selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque poutre est constituée de deux profilés de section "C" fixés dos-à-dos et en ce que chaque extrémité de poutre présente deux tubes cylindriques formant brancard, d'axes parallèles a I'axe longitudinal de la poutre, pouvant coulisser par rapport à celleci et liés à la poutre au moyen de deux diaphragmes. 5 - Toiture selon la revendication 4, caractérisée en ce que les ailes de chaque poutre sont inclinées d'un anglet par rapport à la direction perpendiculaire à l'ame de la poutre,96 pouvant varier avec chaque poutre et étant égal, pour chacune d'elles, à la pente moyenne de la toiture au niveau d'appui de la poutre. 6 - Toiture selon l'une quelconque des revendications 3, 4 ou 5, caractérisée en ce qu'un plat sommital est fixé sur les ailes supérieures de chaque poutre. 7 - Toiture selon la revendication 6, caractérisée en ce que, de plus, un plat est fixé sur les ailes inférieures de chaque poutre. 8 - Toiture selon'une quelconque des revendications 3, 4 ou 5, caractérisée en ce que deux poutres successives sont reliées par une raite de cisaillement.