Brevet FR2360779A1 — publié le 19780303

La présente invention concerne un élément tubulaire composite utilisable notamment comme entretoise dans des poutres en échelle ou en treillis métal liques. Les avantages de la géométrie tubulaire pour des éléments métalliques soumis à des efforts de traction ou de compression sont bien connus de l'hoeune de l'art. Ces avantages sont particulièrement mis en évidence dans les ouvrages suivants: 1 - "Conception des assemblages soudés", pages 7 et B édité par l'IFTA(Centre Technique de l'Aluminium, Paris), et 2 - "Le tube d'acier dans la construction métallique", pages 9 à 14 édité par la Chambre Syndicale des Fabricants de tubes d'acier, Paris. La liaison entre un tube, à une extrémité, et l'élément de structure métal lique avec lequel il coopère peut se faire, par soudage, le long d'une ellipse du tube si l'élément coopérant est une plaque métallique dont le plan coupe l'axe du tube, le long de deux V avec pointe plus ou moins arrondie si l'élément coopérant est une plaque métallique dans le plan du tube, le bout du tube étant formé pour se refermer sur la plaque de chaque coté, ou encore le long d'une portion de courbe plus compliquée si l'élément coopérant est un autre tube métallique ou une sphère.En pratique, dans la suite de l'exposé de l'invention, on se référera plus particulièrement à l'utilisation des éléments tubulaires, suivant l'invention, dans les structures métalliques décrites dans la demande 'I français déposé i: de-sFevet français déposée au nom de l'ETAT FRANCAIS sous le No 75 11304 le 11 avril 1975 pour une "Structure de véhicule à coussins d'air" et dans la demande de 1er certificat d'addition déposée le 15 avril 1976 sous le No 76 11109.Ces structures comprennent un réseau maillé formé d'une pluralité de longerons croisant une pluralité de traverses, chaque longeron ou traverse étant constitué par une poutrelle supérieure en I ou en T et une poutrelle inférieure en I ou en T réunies de place en place par des tubes normaux aux semelles des I ou des T et soudés à leurs extrémités à celles-ci, plus, pour chaque longeron ou traverse en treillis,#es tubes obliques dans les mailles du treillis. Toutefois il faut bien comprendre que l'élément tubulaire de l'invention ne s'applique pas seulement à ce type de structure. Les tubes utilisés comme entretoise doivent évidemment posséder les meilleures caractéristiques mécaniques eu égard aux efforts de traction et de compression auxquels ils sont soumis. Par exemple, on utilise des tubes en alliage d'aluminium à traitement thermique, tel que l'alliage de filage connu sous la référence 6082 T66, qui sont légers, qui ont de très bonnes caractéristiques mécaniques et qui, par ailleurs, ont un excellent comportement à la corrosion en atmosphère marine. Or, il a été observé que ces tubes filés en alliage à traitement thermique perdent au joint soudé, quand iis sont assemblés d'algie par soudage sur des semelles de poutrelles, une part importante des caractéristiques mécaniques du métal de base traite.Cela s'explique par la températurc atteinte au cours du soudage par le métal, laquelle change l'état du métal. Ainsi, pour un métal de base filé en alliage d'aluminium 6082 T66, la résistance à la traction est de 31 daN/mm2, mais pour le joint soudé dans ce même métal, la résistance à la traction n'est plus que de 17 daN/mm2. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un élément tubulaire composite, destiné à être soudé, au moins à une de ses extrémités, à une pièce qui lui applique des efforts de traction et/ou de compression, ledit élément tubulaire composite pouvant supporter des efforts de traction et de compression équivalents dans la partie non soumise au soudage et dans le joint soudé. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un élément tubulaire composite comprenant un tube à une extrémité, au moins, duquel a été soudé à franc-bord une douille sensiblement plus épaisse que le tube, le métal de la douille étant de même nature que celui du tube, la douille et le tube ayant subi, après leur soudage mutuel, le mSme traitement thermique que le tube initial l'extrémité libre de la douille étant destinée à etre soudée à la pièce. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue de côté d'un tube connu soudé entre deux semelles de poutrelles, la Fig. 2 est une vue de coté d'un élément tubulaire composite suivant l'invention, également soudé à deux semelles, et la Fig. 3 est une vue en coupe d'un détail agrandi de l'élément de la Fig. 2. A la Fig. 1, le tube 1, qui dans l'exemple décrit est un tube filé en alliage d'aluminium traité thermiquement du type 6082 T66, est-soudé, à ses deux extrémités, aux semelles 2 et 3 de poutres en I 4 et 5. Comme on l'a expliqué plus haut, au voisinage des joints soudés 6 et 7, la résistance à la traction du tube 1 est presque diuminuée de moitié par rapport à celle de la région médiane du tube. Il en résulte que si l'on utilise directement un tube de section constante, tel que 1, le métal de la région médiane est mal utilisé car trop résistant ou sous une trop grande section. L'~lement tubulaire composite de la Fig. 2 est supposé également soudé entre les semelles 2 et 3. Il comporte une partie intermédiaire 8 aux extrémités de laquelle ont été soudées des douilles 9 et 10. Le métal des douilles 9 et 10 est le mêrne que celui de la partie intermédiaire 8. Le diamètre extérieur de 9 et 10 est égal ou voisin à celui de la partie 8. Par contre le diamètre intérieur de 9 et 10 est plus faible que celui de la partie 8 pour définir une épaisseur de paroi plus grande dans les douilles. Les douilles 9 et 10 sont soudées à la partie 8 le long des lignes 11 et 12. Le détail agrandi, vu-en coupe, de la soudure de la ligne 11 est Montré à la Fig. 3. Il apparut que le soudage de la douille 9 et du tube 8 se fait à franc bord, après avoir évidemment prévu des chanfreins classiques sur les deux pièces. Comme la douille 9 est plus épaisse que le tube 8, on peut conserver derrière la soudure un talon 13 qui facilite le positionnement, mais qui peut aussi etre supprimé, si nécessaire. Une fois le joint soudé 14 réalisé, le métal a, de part et d'autre de 14, perdu une partie de ses caractéristiques mécaniques. C'est pourquoi, l'ensemble de l'élément tubulaire subit le traitement thermique qui avait donné au tube 8 ini-tial ses caractéristiques. Au cours du soudage entre les extrémités libres de 9 et 10 et, respectivement, les semelles 2 et 3, les joints soudés concernés vont perdre également une partie de leurs caractéristiques mécaniques. Toutefois, la section métallique d'une douille 9 ou 10 est telle que la résistance à la traction de la douille est sensiblement égale à celle du tube 8. Dans ces conditions, le métal est pratiquement dans tout l'élément tubulaire composite utilisé au maximum de ses possibilités,com##te tenu des marges de sécurité. A noter que, vu de l'extérieur. l'élément tubulaire ne se distingue pas d'un tube ordinaire, tel Nue 1, sinon par les lignes 11 et 12. Il faut également noter que, généralement, comme il est indiqué dans la demande de 1er certificat d'addition déjà mentionnée, à l'envers des semelles 2 et 3, sont prévus, en plus de l'âme des poutres 4 et 5, des goussets ortho zonaux 15 qui stabilisent la semelle en rotation par rapport à l'âme. Il en résulte que les efforts transmis par une semelle, telle que 2, à la douille 9 sont géométriquement concentrés en quatre pôles. Pour diffuser ces efforts dans toute la section métallique de la douille, il est nécessaire de la prévoir plus épaisse que théoriquement nécessaire. Toutefois, dans l'élément tubulaire composite de l'invention, cette surépaisseur ne concerne que les douilles, la partie intermédiaire 8 pouvant conserver son épaisseur minimale. Cela ne serait évidemment pas possible avec le tube 1 de la Fig. 1. Il apparatt donc que l'élément suivant l'invention permet de réduire le poids d'une structure dans des proportions importantes. Il faut bien noter que les améliorations apportées par l'élément composite de l'invention ne concernent pas seulement les efforts statiques de traction et/ou de compression, mais également une meilleure tenue à la fatigue en régime dynamique. Il faut également noter que l'utilisation d'éléments tubulaires composites suivant l'invention, dans une structure permet de donner à celle-ci une qualité qui, sans cela, ne pourrait être obtenue qu'en faisant subir le même traitement thermique que celui mentionné ci-dessus à l'ensemble de la structure en la plaçant dans un four, ce qui au-delà d'une certaine dimention n'est plus possible. Il est bien évident que l'élément tubulaire composite de l'invention peut être utilisé obliquement entre les semelles 2 et 3. De même, il peut être utilisé avec des âmes contenant-l'axe du tube, comme le préconisent les deux ouvrages cités dans le préambule. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, il faut comprendre que ladite description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1) Elément tubulaire composite, destiné à être soudé, au moins à une de ses extrémités, à une pièce qui lui applique des efforts de traction et/ ou compression, caractérisé en ce qu'il comprend un tube à une extrémité, au moins, duquel a été soudée à franc-bord une douille sensiblement plus épaisse que le tube, le métal de la douille étant de meme nature que celui du tube, la douille et le tube ayant subi, après leur soudage mutuel, le meme traitement thermique que le tube initial, l'extrémité libre de la douille étant destinée Etre être soudée à ladite pièce. 2) Elément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre extbrieur de la douille est égal ou voisin à celui du tube.