Brevet FR2348334A1 — publié le 19771110

La présente invention concerne le perfectionnement des structures modulaires et en particulier des structures en portiques pouvant entre adaptées a différentes formes d'extension suivant une loi déterminée et dont la construction peut etre obtenue a partir d'un nombre réduit d'éléments de base, ces éléments étant interchangeables pour obtenir les différentes formes et dimensions de la structure. Les structures de ce type ont des applications extrêmement nombreuses pour former des charpentes pour des usines des magasins, des installations agricoles et autres, en permettant de plus des isolements et des toits plats. Les structures actuelles du type portique sont construites à partir de profilés en double T constituant des éléments de base résistants avec en certains points et des intervalles déterminês des goussets ou des contre-fiches soudés. Ces structures ne sont pas modulaires et sont très loin de constituer un système intégral à base d'éléments répétitifs aussi bien pour les portées que pour les éléments du même module. D'autre part, il est connu que les profilés en double T ont des inconvénients du fait qu'ils ont des caractéristiques de résistance très déséquilibrées suivant les deux axes, la résistance étant importante suivant l'axe X-X mais faible suivant l'axe Y-Y. Cette difficulté augmente encore dans le cas de profilé en double T formé à partir de tôle, parce que la relation indiquée ci-dessus est encore aggravée. Les efforts transversaux, en rotation et autres sont très mal absorbés avec toutes ces solutions et il est nécessaire d'utiliser des poutres planes horizontales et verticales dans les pans de murs. D'autre part, du fait de l'absence de système complètement modulé, les prix de fabrication et de montage sont très élevés et le travail doit etre effectué par du personnel très spécialisé. La présente invention a pour objet une structure normalisée dans les dimensions de base et avec des éléments standard de façon à couvrir tous les besoins du marché au moyen de dimensions se répétant et d'éléments de base interchangeables. L'invention a aussi pour objet une structure dans laquelle l'élément résistant est d'une grande légèreté et a d'autre part des caractéristiques de résistance, un moment d'inertie etc des rayons de giration équilibrés aussi bien suivant l'axe X-X que l'axe Y-Y. L'invention a aussi pour objet une structure ayant des éléments interchangeables et qui avec un nombre très réduit de ces éléments permet de construire toute la gamme de fermes d'après des lois de combinaison prédéterminées. L'invention a aussi pour objet un système de dimensions de fermes qui au moyen d'une loi déterminée de croissance A partir d'une dimension de base couvre une gamme suffisante pratiquement pour tous les besoins possibles du marché. L'invention a aussi pour objet une structure dans laquelle l'assemblage des éléments peut être effectué entièrement au moyen de boulons ou de soudures en facilitant ainsi le montage et en permettant que celui-ci soit effectué par du personnel sans aucune spécialisation. La structure selon l'invention a de plus l'avantage de la facilité et de la rapidité de montage et démontage, ce qui réduit le prix de ces opérations, en raison de l'interchangeabilité parfaite des pièces et du nombre réduit des pièces constituant la structure. Conformément à l'invention, la poutre résistante de base est constituée par des éléments normalisés interchangeables, chacun comportant deux profilés tubulaires longitudinaux unis l'un à l'autre par une frime plate centrale fixée à ces profilés le long de ses bords, la section des éléments normalisés pouvant hêtre modifiée en faisant varier la largeur de l'amie plate approximativement d'après les efforts devant etre absorbés. La constitution décrite ci-dessus des éléments permet de les former par soudure continue de l'âme au profilé ou bien par soudure par points ou bien par rivetage ou de t'importe quelle autre façon convenable. -Le nombre d'éléments de base constituant la poutre est très réduit et il existe au maximum de chaque c8té du plan central transversal six éléments différents y compris les éléments d'appui extremes et inter médiaires. Les sections extrêmes de deux éléments consécutifs sont égales l'une à l'autre, ce qui permet un assemblage et une continuité parfaits. Deux éléments consécutifs peuvent être unis au moyen de boulon, par soudure ou de n'importe quelle autre façon. Les profilés tubulaires servant à former les éléments de base peuvent avoir n'importe quelle section transversale, rectangulaire, carrée, triangulaire ou autre. Ces formes sont choisies selon les besoins de résistance d'après le type de la structure désirée la portée, la hauteur, etc. L'union des éléments différents pour former une ferme peut être fait comme il est indiqué ci-dessus, au moyen de boulons sans exiger de main-d'oeuvre spécialisée en étant assemblée sur le sol et en étant ensuite dressée, ou bien en etant assemblée en position définitive selon le cas. La ferme est prolongée à partir de ses extrémites, du toit jusqu'au sol, pour compléter le module en portique du système avec une continuité absolue. En raison de sa constitution, la poutre résistante absorbe complètement les efforts non seulement verticaux mais aussi horizontaux du fait du profilé tubulaire situé & la partie supérieure. La poutre est d'autre part d'une grande légèreté par rapport aux systèmes traditionnels et elle peut être construite de façon très élémentaire par assemblage des éléments qui la constituent. L'économie et la simplicité de construction sont augmentées du fait que, comme il a été indiqué ci-dessus, le jeu d'éléments de cette construction est très réduit par répétition des éléments. Les déformations ou les défaillances possibles des systèmes traditionnels sont éliminées du fait des caractéristt;ies mécaniques indiquées ci-dessus. Le système concerne également, commue il a été indiqué cidessus, un ensemble de dimensions à partir d'une base et d'une loi d'extension en permettant de couvrir pratiquement tous les besoins du marché. Cet aspect de l'invention est d'une grande importance du fait qu'il permet l'étude préalable d'unités totales de production dans le sens le plus large. La loi d'accroissement, avec ses mesures partielles, est de plus établie non seulement pour permettre une extension mais aussi pour permettre à un moment donné de recomposer l'ensemble. La poutre de base du module unitaire peut être composée de six éléments, deux centraux identiques l'un à l'autre, qui peuvent avoir une section transversale unciforme, deux intermédiaires identiques aussi l'un à l'autre, chacun situé à l'une des extrémités des éléments centraux, mais ayant une section transversale variable, et deux éléments extrêmes de section variable mais identiques constituant les éléments d'appui aux extrémités des éléments intermédiaires, la plus grande section des éléments intermédiaires et des éléments extremes assemblés étant la plus grande section pour maintenir la continuité de la résistance de l'ensemble de la poutre en portique. Le passage å des longueurs multiples de la longueur de la poutre de base est obtenu en interposant entre l'élément central et l'élément intermédiaire, de chaque côté, deux nouveaux éléments dans l'un desquels la section maximale correspond à la section centrale transversale, par laquelle ils portent sur des poteaux intermédiaires, le premier des deux profilés cités étant adjacent aux éléments intermédiaires précédemment cités. Quand la poutre résistante a une longueur multiple de la longueur de poutre du module unitaire, les deux éléments centraux d'une telle poutre sont remplacés par un élément égal à ceux reposant sur les poteaux intermédiaires mais en étant inversés par rapport aux autres éléments. Avec la disposition décrite, il suffit de répéter le nombre d'éléments pour augmenter successivement la longueur de la ferme en portique. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - les figures 1 à 9 sont des coupes transversales d'éléments à partir desquels sont formées les fermes a ces figures montrant les différentes facilités de construction de I'élément, - la figure 10 représente schématiquement en élévation une ferme en portique constituant le module de base, - les figures 11 à 14 sont des vues schématiques en élévation de fermes représentant des multiples de la ferme de la figure 10, et - les figures 15 à 18 représentent schématiqueaent les pièces fondamentales à partir desquelles sont formées les fermes. Ainsi qu'il apparat sur les figures 1 à 9 les éléments fondamentaux sont constitués par une âme centrale 1 et deux profilés tubulaires 2 et 3. Sur toutes ces figures, à l'exception de la figure 9, les profilés tubulaires ont une section rectangulaire, mais il doit être compris que la section de ces profilés peut être.différente, car l'essentiel est d'obtenir une forme géométrique assurant un moment d'inertie important pour obtenir une grande rigidité transversale et à la torsion pour supporter les efforts de gauchissement latéral de l'aile comprimée, ce qui est fondamental pour des pièces travaillant à la flexion. Cosse le montre la figure 1, l'ame"l peut etre un fer plat fixé par les bords à deux profilés tubulaires 2 et 3, par exemple par soudage en bout. Le profilé 2 peut comporter une ouverture longitudinale sur llune des faces principales, avec des rebords 4 de la façon représentée sur les figures 2 et 3, pour le soudage a l' & e 1 ou la fixation au moyen de rivets ou de boulons. Les figures 4 et 5 montrent deux autres variantes suivant lesquelles me 1 pénètre dans les profilés tubulaires pour le soudage, par exemple de la façon indiquée par les flèches 5. L'élément peut être formé de la façon représenté sur la figure 6 par une tôle continue formant à la fois Clame 1 et les profilés tubulaires 2 et 3, les bords libres de la tble pouvant être soudes à me 1 de la façon indiquée par les flèches 5. Dans le cs de la figure 7 l'amie plate l pénètre dans les profilés 2 et 3 auxquels elle est fixée par soudage de ses bords libres. Dans le cas de la figure 8 chaque profilé est obtenu en soudant de chaque c8té de l'tue plate près des bords longitudinaux de celle-ci des profiles en U, le soudage étant effectué dans les parties indiquées par les flèches 5 et 7. Dans le cas de la figure 9 le profilé global est obtenu par pliage coma dans le cas de la figure 6 mais avec une autre forme des profilés tubulaires 2 et 3. Il sera noté que les deux profilés tubulaires peuvent avoir n'importe quelle section, par exemple triangulaire, trapézotdale, etc. Dans tous les cas a les dimensions dépendront des forces auxquelles devront être soumises les fermes. Le profil considéré est celui des éléments de base a la section pouvant ètre modifiée en variant la largeur de i' me centrale 1. La figure 10 montre une ferme en portique formant la base du module unitaire. Cette ferme de base avec ses appuis aux extrémités est constituée au total par six éléments, deux éléments centraux 8 et 9, identiques l'un à l'autre et pouvant avoir une section transversale uniforme, deux élé- ments intermédiaires 10 et 11 identiques aussi l'un à l'autre mais ayant une section transversale variant suivant la longueur, ces deux éléments prolon geant les éléments centraux 8 et 9 et enfin deux éléments extrêmes 12 et 13 ayant aussi une section transversale variant sur la longueur, ces deux éléments étant identiques et formant les poteaux de la ferme.Les extrémités de section transversale maximale des éléments intermédiaires 10 et li et des poteaux 12 et 13 sont les même et ces extrémités sont assemblées pour assurer la continuité de la structure. Ce module unitaire a une portée A et une hauteur K pouvant varier d'après les dimensions totales devant être obtenues. Les figures 11 à 14 montrent comment peuvent être obtenues les différentes extensions de la ferme en portique en partant de la dimension de base A. Comme le montre la figure 11 la ferme en portique de longueur double de celle du module de base de la figure 10 comporte les mêmes poteaux ou éléments extremes 12 et 13, les mêmes éléments intermédiaires 10 et Il et entre ceux-ci des éléments 15 et 16 identiques l'un å l'autre et pouvant être de section uniforme comme les éléments centraux 8 et 9 de la figure 10. Entre ces éléments 15 et 16 est placé un élément 14 de section variant suivant la longueur, dont la plus grande section est au milieu, c'est-à-dire dans le plan central transversal, le milieu de cet élément étant supporté par un poteau intermédiaire 17. Dans le cas de la figure 12 suivant laquelle la longueur de la ferme en portique est triple de celle du module de base de la figure 10 il subsiste les éléments ou poteaux des extrémités 12 et 13, les éléments intermédiaires 10 et 11 et les éléments centraux 8 et 9, et entre chacun de ces éléments centraux et l'élément intermédiaire correspondant est disposé un groupe d'éléments 14 et 15 ou 14 et 16, les éléments 15 et 16 étant identiques ainsi que les éléments 14 chacun de ceux-ci portant sur un poteau 17. Dans le cas de la figure 13 suivant laquelle la ferme en portique a une longueur égale à celle de la ferme en portique ou module de base de la figure 10, il subsiste les éléments ou poteaux des extrémités 12 et 13, et les éléments intermédiaires 10 et 11 et entre ceux-ci sont disposés des groupes consécutifs d'éléments 14 et 15, en remplaçant comme dans le cas de la figure 11 les deux éléments centraux 8 et 9 par un élément 14. Dans le cas de la figure 5 suivant laquelle la ferme en portique a une longueur de cinq fois celle de la ferme de la figure 10. La ferme comporte les poteaux des extrémités 12 et 13, les éléments intermédiaires 10 et 11 et les éléments centraux 8 et 9, avec entre les éléments intermédiaires et les éléments centraux des groupes d'éléments 14 et 15. Il résulte de ce qui précède que la loi d'accroissement de la ferme est obtenue par interposition entre les éléments intermédiaires et les éléments centraux de groupes consécutifs d'éléments 14 et 15 en supprimant les éléments centraux 8 et 9 et en les remplaçant quand la longueur de la ferme est un multiple de la longueur du module de base par un élément 14 retourné par rapport aux autres éléments 14 de la ferme. Dans tous les cas, le nombre d'éléments différents formant la ferme est minimal, ces éléments pouvant être réduits aux éléments centraux 8 et 9 identiques l'un à l'autre, aux éléments intermédiaires 10 et 11 identiques l'un à l'autre, aux éléments extrêmes 12 et 13 identiques l'un à l'autre, aux éléments 17 et aux éléments 14, les éléments 15 et 16 étant identiques aux éléments 8 et 9 sauf en ce qui concerne la longueur qui est double de celle des éléments 8 et 9. Avec ce nombre réduit d'éléments il est possible d'obtenir des structures de n'importe quelle dimension du fait de la configuration des éléments et de la loi d'accroissement des fermes. La figure 15 représente un élément 10 ou 11, la figure 16 représente l'un des éléments ou poteaux 12 et 13 et la figure 18 représente l'un des éléments 14, tous ces éléments ayant des sections variables et étant formés par les profilés tubulaires 2 et 3 et l'amie centrale 1. La figure 17 représente n importe lequel des éléments 8, 9, 15 et 16 ainsi qu'un poteau 17, seule la longueur étant différente suivant llélément. Autrement dit, les figures 15 à 18 représentent ainsi la totalité des éléments de quatre types différents utilisés pour obtenir les différentes structures décrites. La loi d'accroissement des fermes en portique est indépendante de la valeur de la dimension A ainsi que de la hauteur K. I1 ressort de ce qui précède que les éléments fondamentaux sont interchangeables pour les différentes combinaisons pour obtenir toujours un ensemble totalement harmonieux avec un nombre très limité de pièces différentes. Ainsi, il peut être noté que dans le cas de la ferme quintuple représentée sur la figure 14 les éléments sont les mêmes que dans le module de base avec seulement l'addition de deux nouveaux poteaux. Le système selon 11 invention permet la fabrication en série des installations et des structures avec adaptation à un grand nombre de solutions et de dimensions. Comice il est facile de le voir, l'essence de l'invention est la notion d'accroissement et d'interchangeabilité des éléments independamment de la loi d'agrandissement choisie. De meme il doit ètre remarqué que la forme des éléments fondamentaux représentés sur les figures 15 et 18 peut être modifiée en conservant la même loi d'accroissement et d'interchangeabilité des éléments De plus, la structure construite selon l'invention permet de placer et d'utiliser des éléments classiques tels que des lattis de couverture disposés sur les fermes de n'importe quelle façon, des éléments de façade disposés dans le même sens, différents matériaux de couverture avec les arêtiers et autres éléments, différents types de fermetures ou de cloisons de façade, des descentes d'eau en différentes matières et de différentes formes, des isolants de différents types, etc., la structure pouvant avoir différentes pentes avec différents intervalles et toutes les cotes analogues pouvant être variées à volonté. Le système permet d'autre part de placer des grues normales des systèmes de palans, des ponts roulants, des appareils de levage et autres. I1 apparatt ainsi qu'avec le système selon l'invention il est possible d'obtenir des structures d'une grande variété sous tous les rapports, ce qui permet l'adaptation à un très grand nombre de problèmes et d'exigences. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Structure modulaire, en particulier du type ferme en portique, caractérisée en ce que la ferme de base est constituée par des éléments normalisés interchangeables, chacun comportant deux profilés tubulaires longitudinaux unis par une ame plate-centrale fixée à ces profilés le long de ses bords) la section des éléments pouvant varier sur la longueur par variation de la largeur de l' me en fonction approximativement des caractéristiques de résistance devant être obtenues, la ferme de base comportant au maximum six éléments différents y compris les poteaux des extrémités et les poteaux intermédiaires, et les sections transversales voisines de deux éléments consécutifs étant égales l'une à l'autre. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ferme modulaire de base est formée de six éléments, deux éléments centraux identiques de section uniforme, deux éléments intermédiaires identiques l'un à l'autre de chaque c8té des éléments centraux et deux éléments extrêmes identiques l'un à l'autre et constituant les poteaux, ces poteaux étant fixés aux extrémités des éléments intermédiaires, la plus grande section des éléments intermédiaires et des poteaux se trouvant aux extrémités assemblées de ces éléments, le passage à une longueur de ferme multiple de la longueur de la ferme modulaire de base étant obtenu en interposant entre l'élément central et l'élément intermédiaire, de chaque cotés deux nouveaux éléments ayant une section maximale dans la partie centrale, cette partie centrale portant sur des éléments d'appui formant des poteaux intermédiaires, le premier des deux profilés cités étant adjacent aux éléments intermédiaires, les éléments centraux de la ferme modulaire de base étant remplacés, pour une ferme de longueur multiple} par un élément identique à ceux portant sur les poteaux intermédiaires, mais cet élément étant inversé par rapport aux autres éléments analogues.