Brevet FR2442309A1 — publié le 19800620

La présente invention se rapporte à une charpente tridimentionnelle comportant des prémières membrures qui s'détendent suivant une première direction, des deuxièmes membrures qui s'étendent suivant une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, les dites membrures étant disposées dans deux plans parallèles où elles forment deux quadrillages décalés en quinconce, et des barres de triangulation qui relient en diagonale, d'un plan à l'autre,les noeuds que comportent les dits quadrillages. Une telle charpente tri-dimensionnelle présente l'avantage d'une géométrie relativement simple puisque les membrures s 'éten- dent suivant deux directions seulement et, en méme temps une bonne rigidité et, pratiquement, une excellente indéformabilité dans tous les sens. La présente invention se rapporte plus particulièrement à une telle charpente construite au moyen de deux types d'éléments préfabriqués, d'une part, des éléments primaires bidemensionnels en poutre-treillis qui forment tant les dites premières membrures que les dites barres de triangulation et qui sont rangés à la manière d'un plissage en accordéon, et, d'autre part, des éléments secondaires mono-dimensionnels qui forment les dites deuxièmes membrures et dont chacun relie deux noeuds placés en regard l'un de l'autre sur des arêtes voisines du dit plissage. Le montage d'une telle charpente est réalisé par assemblage sur place des dits éléments primaires et secondaires. Mais, dans la pratique, de telles charpentes ne donnent pas entière satisfaction en ce qui concerne la facilité du montage et le respect rigoureux en chaque noeud d'un point d'épure unique car en chaque noeud du quadrillage l'assemblage des éléments primaires et secondaires est réalisé avec plusieurs types de moyens de liaison et les lignes neutres des divers éléments de la charpente ne sont pas concourantes en un me point, ce qui conduit à des efforts parasites nuisibles pour la tenue de la charpente et oblige à surdimensionner celle-ci. La présente invention a pour objet une charpente tridimensionnelle du type sus-indiqué, qui concilie deux conditions apparemment contradictoires, à savoir une extrême simplicité du montage et, en même temps, un respect rigoureux en chaque noeud des quadrillages d'un point d'épure unique suivant les lignes neutres des divers éléments de la charpente qui sont exactement concou- rantes. Suivant l'invention, une charpente tri-dimensionnelle du type sus-indiqué est caractérisée en ce que chaque première membrure formant une arête du plissage est constituée de deux moitiés juxtaposées appartenant respectivement aux deux éléments primaires adjacents à ladite arête, les deux dites moitiés de membrure présentant à chaque noeud des passages alignés parallèles à la deuxième direction, et en ce que les deux éléments secondaires qui sont disposés de part et d'autre dudit noeud sont directement interconnectés l'un avec l'autre par des moyens de liaison serrables qui traversent les dits passages et dont le serrage assure l'assemblage des divers éléments. Gr ce à cette disposition, on peut procéder au montage sur place de la charpente avec un seul type de moyens de liaison tels que des tiges filetées, ce qui permet de réduire le nombre de pièces différentes utilisées et de réaliser l'assemblage facilement. De plus, les barres de triangulation de chaque élément primaire peuvent avoir leurs lignes neutres qui sont exactement concourantes en chaque noeud des quadrillages avec le point d'épure commun aux lignes neutres des dits éléments secondaires et de la dite première membrure. Il suffit à cet effet, suivant une autre caractéristique de l'invention, de décaler les lignes neutres des moitiés de membrures de l'élément primaire par rapport au point d'épure, de telle sorte que lorsqu'une moitié de membrure dudit élément primaire est juxtaposée à celle de l'élément primaire voisin, la ligne neutre de la membrure constituée par les deux moitiés de membrure juxtaposées passe exactement par le dit point d'épure. Dans une forme d'exécution, les moyens de liaison serrables interconnectant deux éléments secondaires comportent une tige filetée alignée avec la ligne neutre de ceux-ci, tandis qu'en variante les moyens de liaison serrables interconnectant deux éléments secondaires comportent une pluralité de tiges filetées aptes à engendrer après serrage une force dont la résultante est alignée avec la ligne neutre de ceux-ci. les moitiés de membrure de deux éléments primaires voisins sont juxtaposées soit directement, soit, de préférence, par l'intermédiaire de cales simplement insérées entre elles à chaque noeud dotées chacune d'un passage aligné avec ceux que présentent les moitiés de la première membrure destinée à autre traversée en méme temps que ceux des moitiés de la première membrure par les dits moyens de liaison serrables interconnectant les éléments secondaires. Des formes d'exécution de l'invention sont ci-après décrites, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique, en perspective, d'une charpente tri-dimensionnelle suivant l'invention la figure 2 montre isolément un élément, dit élément primaire de cette charpente la figure 3 montre isolément un autre élément de cette charpente, dit élément secondaire; la figure 4 illustre schématiquement, en perspective, le mode de construction de la charpente; la figure 5 est analogue à la figure 4 mais est une vue de dessus de la charpente; la figure 6 est une vue éclatée, en perspective, du mode d'assemblage à un noeud de la charpente; la figure 7 est une vue en coupe de ce mode d'assemblage; la figure 8 est une vue analogue à la figure 6 mais concerne une variante;; la figure 9 est une vue analogue à la figure 7 mais concerne la variante de la figure 8; les figures 10, 11, 12 et 13 illustrent schématiquement diverses formes de section de membrures. On se référera d'abord aux figures 1 à 7 qui illustrent schématiquement la géométrie et la construction d'une charpente suivant l'invention. Au point de vue de la géométrie, la charpente comporte (figure 5) des premières membrures 10 qui s'étendent suivant une première direction D1 et des deuxièmes membrures 11 qui s'étendent suivant une deuxième direction D2 perpendiculaire à la première direction D1. Les membrures 10 et 11 sont disposées dans deux plans parallèles : un plan supérieur où les membrures sont représentées aux figures 4 et 5 en gros traits pleins et un plan inférieur où elles sont représentées en gros traits pointillés. Les membrures 10 et 11 forment, dans ces deux plansparallèles, deux quadrillages décalés en quinconce. La charpente comporte également des barres de triangulation 12 qui relient en diagonale, d'un plan à l'autre, les noeuds 13 que comportent les dits quadrillages. Du point de vue de la construction, la charpente est réalisée au moyen de deux types d'éléments préfabriqués : d'une part des éléments primaires continus bi-dimensionnels en poutres treillis 14 (figure 2) qui forment tant les premières membrures 10 que les barres de triangulation 12, et, des éléments secondaires mono-dimensionnels 15 (figure 3) qui forment les deuxièmes membrures 11. Les éléments primaires 14 (figure 2) sont rangés à la manière d'un plissage en accordéon P (figure 4). Chaque élément secondaire 15 (figure 3) relie deux noeuds 13 placés en regard l'un de l'autre sur des arêtes voisines A du plissage P (figure 4). Chaque première membrure 10 formant une arête A du plissage est constituée de deux moitiés juxtaposées 10A (figure 1) et lOB appartenant respectivement aux deux éléments primaires 14 adjacents à ladite arête A. Les deux moitiés lOA et lOB des membrures (figures 6 et 7) présentent à chaque noeud 13, des passages alignés 16 parallèles à la deuxième direction D2, les passages 16 sont symétriques par rapport à la ligne neutre des moitiés de membrures l0A et lOB. les barres de triangulation 12(dans l'exemple de réa lisationtubes 12 de chaque élément primaire 14)nnt leurs lignes neutres N (figure 7) qui sont exactement concourantes en chaque noeud du quadrillage avec le point d'épure (commun aux lignes neutres des dits éléments secondaires et de la dite première membrure).A cet effet, les lignes neutres N' des moitiés de membrure lOA et lOB sont décalées intentionnellement par rapport au point d'épure E, de telle sorte que lorsqu'unemoitié de membrure lOA est juxtaposée à celle lOB de l'élément primaire voisin, la ligne neutre N' de la membrure complète lOA et lOB passe exactement par le point d'épure E. Les éléments secondaires 15 qui sont disposés de part et d'autre du noeud 13 sont directement interconnectés l'un avec 1' autre par des moyens de liaison serrables 17 alignés avec la ligne neutre des dits éléments 15 qui traversent les passages 16 et dont le serrage assure l'assemblage des divers éléments. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 6 et 7, les moitiés de membrures lOA, lOB sont constituées par des cornières et sont juxtaposées par l'intermédiaire de cales de positionnement bi-concaves 18 simplement insérées entre les moitiés de membrure lOA et lOB. Chaque cale 18 présente (figure 6) un passage 19 aligné avec les passages 16 et destiné à entre traversé en m & e temps que ces passages 16 par les moyens de liaison serrables 17 interconnectant les éléments secondaires 15. En outre aux figures 6 et 7, des coins 20 présentant une face plane 21 et ayant des trous 22, sont adaptés à être placés dans la concavité des cornières lOA et lOB et présentent leur trous 22 en alignement avec les trous 16 et 19, de manière à etre traversés par les moyens de liaison serrables 17. les faces planes 21 sont adaptées à recevoir en application les extrémités des éléments secondaires 15. Dans l'exemple représenté aux figures 6 et 7, les éléments secondaires 15 sont des tubes et les moyens de liaison serrables comportent une tige filetée 17 qui est adaptée à se visser dans des écrous 23 montés solidairement en bout dans les éléments secondaires 15. Pour le montage, on visse d'abord la tige filetée 17 partiellement dans l'écrou 23 d'un élément 15, puis on engage en enfilade la tige 17 dans les différents trous 22, 16, 19, 16 et 22 des éléments lOA, lOB, 18, et 20. Sur la tige filetée 17 qui ressort de l'autre côté, on visse l'autre élément secondaire 15 par son écrou 23, en tournant simplement l'élément 15 jusqu'à blocage, et ainsi de suite d'un bout à l'autre du plissage P. On appréciera que l'assemblage de la charpente s'effectue donc, de proche en proche, d'une manière simple avec un modèle unique de moyens de liaison constitués par les tiges filetées 17. En fait, pour constituer la charpente, il y a seulement deux modèles différents d'éléments principaux 14 et 15 et un seul modèle d'éléments de serrage à savoir la tige filetée 17, plus les cales 18 et les coins 20, dans le cas de membrures 10 en cornières. Malgré cette simplicité, qui permet une très grande commodité de montage, la charpente suivant l'invention présente en chaque noeud une très grande rigueur, en ce qui concerne l'exactitude du concours des lignes neutres des divers éléments de la charpente en un point d'épure unique. En effet grâce à la disposition des trous, à l'alignement de la tige filetée avec la ligne neutre des éléments secondaires et son décalage des lignes neutres N' des moitiés de membrure lOA et lOB par rapport au point E, on est sûr d'avoir en chaque noeud point d'épure unique pour les divers éléments de la charpente. Il en résulte une extrême rigidité sans aucun effort parasite, chaque poutre treillis réalisée en atelier étant sans excen tricité, les lignes neutres des moitiés de membrure lOA, lOB et des barres de triangulation 12 étant concourantes en E, permettant d'éviter un surdimensionnement de la charpente. En variante (figures 8 et 9), la disposition est analogue à celle qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 à 7 mais les moitiés de membrure lOA, lOB sont ici constitués par des fers en U qui sont juxtaposés directement, au lieu de l'erre par l'intermédiaire de cales 18. Dans ce cas, les moyens de liaison 17 comportent une pluralité de tiges filetées (deux vis 17 dans l'exemple représenté) apte à engendrer après serrage une force dont la résultante R est alignée avec la ligne neutre des éléments secondaires 15. Aux figures 8 et 9, les éléments secondaires 15 sont constitués par des fers en I. Chaque fer en I, 15, reçoit fixé en bout par des vis 24 une platine 25 portant solidairement deux manchons 26. Ceux-ci sont adaptés à venir en butée sur la membrure lOA, lOB, avec leurs per çages 27 en alignement avec les trous 16. Alors qu'aux figures 6 et 7, les tiges 17 se vissent directement dans les éléments 15, ici, les perçages 27 sont lisses. Chaque tige 17 a une tete 28 qui vient en appui sur une des platines 25, tandis qu'un écrou 29 se vissant sur la tige 17 vient en appui sur l'autre platine 25. Le montage de la charpente représentée aux figures 8 et 9 s'effectue de proche en proche, comme aux figures 6 et 7, mais ici il n'y a ni cales 18, ni coins 20. les formes de sections de membrures représentées aux figures 1 à 7 ou aux figures 8 à 9 ne sont pas limitatives, non plus que les formes de sections des barres de triangulation. Ces membrures peuvent être en forme de X comme à la figure 7 ou la figure 12, ou en forme de I comme à la figure 9 ou de forme carrée comme aux figures 10 ou 11 ou de forme ronde comme à la figure 13. les barres de triangulation peuvent hêtre des ronds ou des tubes comme à la figure 9 ou avoir toute autre forme encore. REVENDICATIONS 1) Charpente tridimensionnelle comportant des premières membrures qui s'étendent suivant une première direction, des deuxièmes membrures qui s'étendent suivant une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, les dites membrures étant disposées dans deux plans parallèles où elles forment deux quadrillages décalés en quinconce, et des barres de triangulation qui relient en diagonale, d'un plan à l'autre, les noeuds que comportent les dits quadrillages, charpente construite au moyen de deux types d'éléments préfabriqués, d'une part, des éléments primaires bi-dimensionnels en poutre-treillis qui forment tant les dites premières membrures que les dites barres de triangulation et qui sont rangés à la manière d'un plissage en accordéon, et, d'autre part, des éléments secondaires monodimensionnels qui forment les dites deuxièmes membrures et dont chacun relie deux noeuds placés en regard l'un de l'autre sur des aretes voisines du dit plissage, charpente caractérisée en ce que chaque première membrure formant une arête dudit plissage est constituée de deux moitiés juxtaposées appartenant respectivement aux deux éléments primaires adjacents à la dite arrête, les deux dites moitiés de membrure présentant à chaque noeud des passages alignés parallèles à la dite deuxième direction, et en ce que les deux éléments secondaires qui sont disposés de part et d'autre dudit noeud sont directement interconnectés l'un avec l'autre par des moyens de liaison serrables qui traversent lesdits passages et dont le serrage assure l'assemblage des divers éléments. 2) Charpente tridimensionnelle suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les barres de triangulation de chaque élément primaire ont leurs lignes neutres qui sont exactement concourantes avec le point d'épure commun aux lignes neutres des éléments secondaires et de la dite première membrure alors que les lignes neutres des moitiés de membrure du dit élément primaire sont décalées par rapport à ces points d'épure, de telle sorte que lorsqu' une moitié de membrure dudit élément primaire est juxtaposée à celle de l'élément primaire voisin, la ligne neutre de la membrure constituée par les deux moitiés de membrure juxtaposées passe exactement par le dit point d'épure. 3) Charpente tridimensionnelle suivant la revendication 1, ou la revendication 2, caractérisée en ce que les dits moyens de liaison serrables interconnectant les deux dits éléments secon daires comportent une tige filetée alignée avec la ligne neutre de ceux-ci. 4) Charpente tridimensionnelle suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les dits moyens de liaison serrables interconnectant les deux dits éléments secondaires comportent une pluralité de tiges filetées aptes à engendrer après serrage une force dont la résultante est alignée avec la ligne neutre de ceux-ci. 5) Charpente tri-dimensionnelle suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moitiés de membrure de deux éléments primaires voisins sont directement juxtaposées l'une avec l'autre. 6) Charpente tridimensionnelle suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moitiés de membrure de deux éléments primaires voisins sont juxtaposées par l'intermédiaire de cales de positionnement simplement insérées entre elles à chaque noeud. 7) Charpente tridimensionnelle suivant la revendication 6 caractérisée en ce que ces cales présentent des passages alignés avec ceux des moitiés de membrure et destinés à être traversés en mEme temps qu'eux par les dits moyens de liaison serrables interconnectant les dits éléments secondaires.