Brevet FR2384074A1 — publié le 19781013

L'invention a pour objet un: procédé d'assemblage d'éléments de structures métalliques, les éléments demis en oeuvre et les structures obtenues par ce procédé et ces éléments. Lobjet-de l'invention se rattache notamment au secteur technique de la structure générale et de la construction des bâtiments et principalement de la réalisation des toits , plafonds et planchers. On connaît de nombreux types de structures métalliques réalisées par assemblage d'éléments modulaires entre eux et avec des éléments porteurs, de manière à constituer un "grillage" destiné à recevoir des matériaux de recouvrement, en vue de constituer des niveaux tels que planchers, plafonds, toitures.... Ces structures sont mises en oeuvre en fonction de programmes de calculs électroniques de résistance des matériaux appliqués à ce type de constructions. Parmi ces structures1 on trouve les structures tridimensionelles dites bidirectionnelles, ctest-à-dire présentant deux directions de barres dans chacune des deux nappes parallèles des membrures. Ces barres se croisent à 900 et déterminent une maille carrée dont les côtés sont bien orientes suivant deux directions seulement, dans un m & e plan. Cette disposition engendre des pyramides ou pentaèdres dont la base carrée est disposée alternativement dans la nappe inférieure et dans la nappe supérieure, les arêtes étant les barres de treillis inclindès et se croisant suivant deux directions orthogonales. Dans le marne esprit, on trouve les structures tridimensionnelles dites tridirectionnelles, c'est-8-dire présentant trois directions de barres se croisant å 600 dans chacune des deux nappes parallèles de membrures, et déterminant une maille triangulaire engendrant des pyramides ou tétraèdres à base triangulaire. Certaines de ces structures-sont formées par un ou plusieurs éléments pyramidaux de type modulaire préfabriqués, qui sont assemblés suivant leur sommet à une nappe inférieure également modulaire, par boulonnage sur les croisements de la nappe infé- rieure ; les pyramides étant reliéesentre elles suivant les angles coupés de leur base, par un boulonnage classique. Lorsque la structure complète est assemblée au sol, il s'agit de la mettre en place à la hauteur désirée. Pour cela, il faut généralement prévoir de lourds engins de levage et de manutention qui sont onéreux, difficiles parfois à amener sur le chan tier et pas toujours disponibles du fait de leur rareté. D'autres inconvénients de ce type d'assemblage résident dans le fait que la liaison en un seul point des pyramides sur la nappe inférieure peut provoquer des déformations méconnues généralement dans les programmes de calculs électroniques de résistance, telles que notamment : la flèche à l'endroit des assemblages et l'angle de rotation des assemblages de pyramides entre elles. Ces deformations possibles nécessitent généralement un montage minutieux, de nombreux règlages de positionnement ainsi qu'un ceinturage de la structure augmentant sensiblement le poids de matériau employé, donc le prix de revient. Suivant l'invention, on a voulu réaliser une structure à partir d'elements modulaires pyramidaux offrant les meilleures ca ractéristiques de résistance pour un poids de métal aussi réduit que possible sur une surface donnee, et dont les dimensions et la conception des pyramides assurent leur montage rapide et aisé sur les éléments porteurs, sans nécessiter des réglages multiples de positionnement, sans provoquer des déformations ddes à leur assemblage et sans mettre en oeuvre des moyens de levage et de manutention, et en tout cas sans moyens de levage importants. Suivant une première caractéristique, les éléments constituant la structure suivant l'invention comprennent essentiellement des éléments modulaires identiques de type pyramidal présentant au sommet un manchon d'assemblage et de guidage sur les éléments d'une nappe inférieure tandis que-les angles coupés de la base présentent des moyens d r assemblage complémentaires et pré-montés, entre les e'lents modulaires. Une autre caractEristique se trouve dans le procédé de mise en oeuvre des éléments constituant la structure, suivant lequel on met en place les supports de la ou des nappes inférieures des éléments modulaires, on installe directement au niveau de construction les éléments constituant la ou les nappes inférieures, et l'on met en place sur ces éléments, les éléments modiaires pyramidaux, en les assemblant aux nappes et entre eux. Ces caractéristiques et d'autres ressortiront de la description qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention sans toutefois le limiter, dans les dessins annexes : La figure 1 est une vue perspective représentant les éléments separés et alignés dans leur ordre de montage. La figure 2 est une vue en plan illustrant schématiquement un niveau de construction réalisé avec la structure selon 1' inven- tion. Les figures 3 et 4 sont des vues à plus grande échelle consi durées respectivement suivant les flèches F3 - F4 de la figure 2, montrant une partie de la structure assemblée. La figure 5 est une vue en plan et en coupe montrant les élé- ments assemblés composant une pyramide sur poteau par exemple. La figure 6 est une vue en coupe partielle illustrant l'assemblage de deux éléments pyramidaux entre eux. La figure 7 est une vue en coupe montrant l'assemblage d'un sommet de pyramide aux éléments de la nappe inférieure. La figure 8 est une vue en coupe considérée suivant la ligne 8-8 de la figure 7. Afin de rendre plus concret ltobjet de l'invention, on la décrit maintenant sous une forme non limitative de réalisation illustrée aux figures des dessins, Dans la description qui suit, on définit une structure réali- sée à partir d'éléments modulaires pentaédriques et plus particulièrement formés d'une pyramide à base carrée, mais il est évi- dent que dans le cadre de l'invention, des pyramides à base différente peuvent être utilisées, par exemple des pyramides à base triangulaire, en losange.... On voit à la figure 1, les différents éléments composant la structure, à savoir : des éléments pyramidaux i, 2 et 3, des profilés 4 et 5 constituant la nappe inférieure, ainsi que des poteaux 6 et des éldments entretoises que l'on décrira ci-après. En se référant à cette figure 1, ainsi qu'aux figures 2,3 et 4, on décrit maintenant le procédé de mise en oeuvre de ces élé- ments en vue de constituer par exemple une structure d deux niveaux tels que plancher etjtoiture. D'après les calculs électroniques de résistance, on a définit le nombre et le positionnement des supports nécessaires en fonction de la surface z réaliser. Ces supports sont en général disposés sur des socles en béton S sur lesquels sont disposés par exemple desprofilés-entretoises 7 espaces entre eux. Sur ces profilés qui, dans l'exemple non limitatif illustré, sont au nombre de trois, tubulaires et simplement posés sur le socle, on dispose transversalement les profilés 5 qui vont constituer des élé- ments de renforcement pour les nappes inférieures. Sur ces pro filés 5, au niveau de l'entretoise centrale 1, on fixe deux entretoises-guides 8 entre lesquelles seront engagés les profilés 4 de la nappe inférieure, qui sont perpendiculaires aux profilés 5. On a ainsi réalisé la mise en place d'une partie de la nappe inférieure sur son support. Cette nappe est ensuite maintenue en position ferme par bridage sur les socles en béton des éléments pyramidaux 1 qui présentent à cet effet une semelle la avec orifices lb de passage de boulons 9 d'ancrage dans le socle, ou organes similaires de fixation. Ces pyramides 1 sont constituées, outre la semelle la, d'un fourreau central lc fixé a' la semelle et dont I 1'extrémité supé- rieure porte des haubans ou barres-entretoise-s Id identiques et perpendiculaires au fourreau, portant eux-mêmes è leurs extrémités libres la base carrée de la pyramide, constituée de profilés le raccordés par des goussets d'angle 1f où se lient les entretoises ld. Chaque gousset If est relie à la semelle par des barres de treillis li inclinées, constituant les arêtes de la pyramide. Il s'agit ensuite de mettre en place la nappe inférieure de la toiture et, éventuellement des niveaux intermédiaires de la construction. Pour cela, on engage dans les fourreaux lc des pyramides 1, les poteaux 6 de hauteur déterminée. Ces poteaux portent à leur extrémité supérieure une semelle 6a, avec orifices 6b, pour la fixation par vis ou autrement des profilés 5 de la nappe inférieure de la toiture. Sur ces profilés 5 dans l'alignement des poteaux, on fixe une semelle 10 ou seulement deux entretoises-guides Il transversalement aux profilés 5, entre lesquelles seront engagés les profiles 4 de la nappe inférieure de la toiture. On fixe ensuite, par soudure ou autrement les éléments pyramidaux 2 par 1 'intermediai- re d'une semelle 2a, sur laquelle sont soudées les barres de treillis 2b portant la base de la pyramide constituée, comme pour la pyramide 1, de profiles 2c reliés par des goussets d'angle 2d. A noter que des variantes de réalisation peuvent être mises en oeuvre pour la réalisation de ces pyramides I et 2, notamment en ce qui concerne leur assemblage aux profilés 5, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Les nappes inférieures des niveaux de construction étant mises en place définitivement, il suffit alors de mettre en place entre chaque poteau, les pyramides 3 pour constituer les nappes supérieures des niveaux. A cet effet, on engage les profilés 4 dans les entretoisesguides 8 et Il et on les fait avancer progressivement au fur et à mesure que l'on enfile les pyramides 3 qui présentent à leur sommet un manchon 3a de guidage sur les profilés 4 qui reçoit les barres de treillis inclinées 3b portant à leur extrémité superieure la base de la pyramide composée de profilés 3c reliés par des goussets d'angle 3d. Bien entendu, les pyramides 1, 2 et 3 doivent être au même niveau, une fois réunies, malgrè leur constitution différente, du fait des semelles des unes et des manchons des autres. Pour obtenir ce niveau, on réalise les pyramides I et 2 avec des barres de treillis inclinées différemment. A noter que suivant les besoins, les nappes inférieures peuvent être constituées soit de profilés 4 pour chaque rangée de pyramides et de profilés 5 au niveau des poteaux, soit de profilés 4, de profilés 5 et de profilés de renforcement 12 parallèles aux profilés 5 et: qui sont assemblés aux pyramides par boulons 13 ou organes équivalents (figures 2, 7 et 8). Dans le cas où il n'y a.des profilés 5 qu'au niveau des po teaux, comme illustré aux figures 3 et 4, on peut prévoir des manchons de guidage 3a de section en U, qui permettent ainsi le montage plus àcile des pyramides 3 sur les profilés 4 mis en place et fixés en même temps que les profils 5 et les ensembles sur poteaux. La base des pyramides 1, 2 et 3 et constituée, comme on l'a dit précédemment, de profiles formant les côtés, reliés par des goussets d'angle. On soit plus particulièrement, à la figure 5, qui représente une pyramide 1, l'assemblage de ces éléments le If entre eux, ainsi qu'avec les entretoises ld et le fourreau lcX Ces pyramides 1 2 et 3 doivent être assemblees entre elles après leur installation c & e à côte suivant la disposition de la nappe inférieure.Pour cela, on utilise les angles coupés de la base, c'est-à-dire les goussets qui sont de forme tubulaire et qui reçoivent directement à la préfabrication en atelier, les organes nécessaires à-l'assemblage des pyramides entre elles, à savoir : des écrous 14 soudés contre l'intérieur de la paroi externe le des goussets, dans l'axe de la diagonale des angles de la base et cela sur deux angles successifs, tandis que des vis 15 sont engagées dans les goussets des deux autres angles et sont retenues sans possibilité de stechapper par le jeu des dimensions entre les parois externe le. et interne 1f des goussets. La paroi externe le présentant intérieurement un guide li, tandis que la paroi interne 1f est percée d'un trou lq pour le passage de la clé 16 de serrage représentée en traits interrompus à la figure 6 qui est de préférence ùne clé à cliquet. Dans le cas illustré à la figure 5, ctest-d-dire pour les pyramides i de poteaux, on prend soin d'aménager des ouvertures 1h dans les entretoises Id pour le passage de la clé. On peut ainsi assembler rapidement et efficacement les pyramides entre elles, comme le montre la figure 6 où deux pyramides représentées partiellement sont assemblées. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier, on souligne - Les meilleurs caractéristiques de résistance pour un poids de métal aussi réduit que possible, par le type d'éléments choisis pour la structure et le procédé et les moyens d'assemblage mis en oeuvre. - Le montage rapide et précis des pyramides sur la nappe inférieure, par les manchons de guidage des sommes de pyramide evitant tous règlages et alignements, en cours de montage, par les organes d'assemblages simples et pre-installes des pyramides stopérant avec une clé à cliquet et une clé plate pour l'assemblage des pyramides sur les nappes inférieures. - Le montage facile des pyramides sur les nappes inférieures directement installées à leur niveau de construction, grâce à la légèreté relative des pyramides (18 Kg environ) et au positionnement précis des pyramides bien guidées, ce qui supprime tous engins de levage du niveau entier. - Le caractère modulaire des pyramides assemblées à un ecarte- ment constant, permettant l'utilisation de panneaux ou éléments préfabriqués modulaires pour le recouvrement et la finition des niveaux. - La suppression de toutes déformations single de rotation des pyramides sur les nappes inférieures, flèche à l'endroit des noeuds) par les manchons de guidage ou les semmelles et la liaison de chaque rangée de pyramides par des éléments allant d'un sommet à l'autre des pyramides. Bien entendu, les profilés utilisés pour les nappes inférieares et les composants des pyramides peuvent être de toute section (ronde, carrée, hexagonale, en U, en L....), sans pour cela sortir du cadre de l'Invention. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses di verses parties ayant plus spécialement e'te' été indiquées ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS -1- Procédé d'assemblage d'éléments pour structures metalliques, les éléments de mise en oeuvre, et les structures obtenues par ce procédé et ces éléments, du type comprenant des éléments moadulaires pyramidaux assemblés entre eux par les angles de leur base et assemblés à une ou des nappes inférieurs par leur sommet, caractérisés en ce que les elements comprennent principalement des éléments modulaires de type pyramidal présentant au sommet un manchon d'assemblage et de guidage sur des éléments de la ou des nappes iniérieures, des moyens d'assemblage complémentaires et pré-montés sur chacun des angles de la base des éléments pyramidaux, et une ou des nappes inférieures portées par des supports, et caractérisés par le dit procédé de mise en oeuvre de ces élé- ments suivant lequel on met en place les supports de la ou des nappes inférieures, ondnstalle directement au niveau de construction les éléments constituant la ou les nappes inférieures, et l'on met en place sur ces éléents, les éléments modulaires pyramidaux, en les assemblant aux nappes et entre eux. -2- Eléments pour structure métallique selon la revendication 1, comprenant des éléments modulaires de type pyramidal constitués de profilés formant une base à angles coupés, reliée à un sommet par des barres de treillis inclinées, caractérisés en ce que le manchon d'assemblage et de guidage formé au sommet est un profilé tubulaire ou en U coulissant sur un des éléments profilés de section correspondante de la nappe inférieure. -3- éléments pour structure métallique selon la revendication 1, comprenant des éléments modulaires, de type pyramidal constitués de profilés formant une base quadrangulaire à angles coupés, reliée à un sommet par des barres de treillis inclinées, caractérisés en ce que les angles coupes sont des goussets tubulaires, solidaires des profilés formant les côtés de la base et dans lesquels sont disposés les organes d'assemblage des pyramides entre elles, à savoir : dans deux goussets ou angles successifs, des écrous soudés à l'intérieur de la paroi externe, dans l'axe de la diagonale de la base, et dans les deux autres goussets ou angles, des vis prisonnières par le jeu des dimensions des goussets et par butée de la vis contre la paroi interne et contre un guide fixé à l'intérieur de la paroi externe. -4- Eléments pour structure métallique selon les revendications 1 et 3 ensemble, comprenant des éléments modulaires pyramidaux constitués de profilés formant une base à angles coupés, reliée au sommet par des barres de treillis inclinées, caractérisés en ce que certains éléments pyramidaux presentent au sommet une semelle de fixation aux supports de la ou des nappes inférieures ou aux points d'ancrage dans le sol. -5- Eléments pour structure métallique selon la revendication 4, comprenant des éléments modulaires pyramidaux constitues de profilés formant une base à angles coupés, reliée au sommet par des barres de treillis inclinées, caractérisés en ce que les éléments pyramidaux fixés aux points d'ancrage au sol présentent un four reau central, perpendiculaire à la semelle et équipé de haubans reliés s aux angles coupés de la base, pour le montage de poteaux supportant la ou les nappes-inférieures d'autres niveaux de construction. -6- Elements pour structure métallique selon les revendications 1 et 2 ensemble, comprenant des éléments modulaires pyramidaux constitués de profilés formant une base à angles coupés, reliée au sommet par des barres de- treillis inclinées, caractérisés en ce que le manchon forme' au sommet des pyramides est traversé par un boulon ou organe similaire traversant et assemblant un ou les deux profilés constituant la nappe inférieure. -7- éléments pour structure métallique selon les revendications 1 et 4 ensemble, comprenant des eléments profilés constituant une ou des nappes inferieures, caractérisés en ce que les éléments profilés sur lesquels s'enfilent les pyramides modulaires, situ ees dans l'alignement dg poteaux, sont guidés et positionnés par leur passage entre des elements-entretoises fixes sous les semelles des pyramides ou sur les éléments profilés de la nappe inférieure qui sont perpendiculaires aux éléments profilés d' enfilage des manchons. -8-- éléments pour structure métallique suivant les revendications 3 et 5 ensemble, comprenant des éléments modulaires pyramidaux constitues de profilés;formant une base à angles coupés, reliée au sommet par des barres de treillis inclines, caractérisées en ce que les haubans du fourreau des pyramides porte-poteaux, présentent du côté des vis d'assemblage prisonnières, une ouverture pour le passage de la clé de manoeuvre à travers un orifice de la paroi interne des goussets concernés