Brevet FR2461071A1 — publié le 19810130

La présente invention a trait à une poutre en aluminium extrudé perfectionnée possédant des rapports résistance et rigidité/poids très élevés, et étant destinée en particulier pour une utilisation en tant que poutrelle dans des applications de façonnage de béton. Des structures en vue d'un façonnage de béton ont été antérieurement proposées pour étayer et cons- tituer le coffrage en vue d'un coulage de béton, horizontalement tel que dans des planchers d'appar- tement et analogues, et verticalement tel que dans des parois ou revêtements de galeries, et analogues. Géné- ralement, l'étayage horizontal est constitué par un ensemble de solives secondaires qui peuvent être suppora- tées par des supports principaux telles qu'armatures ou poutrelles qui sont supportées par des étais verticaux. Pour l'étayage vertical peuvent être utilisées plusieurs poutrelles ou moises qui sont, à leur tour, supportées par des étais résistants ou analogues. Les étais secon- daires peuvent être fixés à demeure aux supports prin- cipaux, en particulier dans des cas o l'étayage ou la structure de façonnage de béton doit être déplacé depuis une première position de travail dans une se- conde position ultérieure. Il est des cas o il est souhaitable de placer des charges de béton plus lourdes que la normale, tel que dans des garages ou dans des structures en porte-à- faux de grandes dimensions, et analogues. Dans de tels cas, il est très souvent souhaitable de prévoir un étayage transmettant la charge du béton à des étais verticaux, qui peuvent ne pas être nécessairement des armatures lorsque la situation peut nécessiter un étayage particulier temporaire seulement. Dans de telles circonstances, l'étayage est très souvent assuré par des échafaudages, et peut comporter des poteaux intermédiaires. Dans de tels cas, par le passé, la pratique courante a été de prévoir des poutrelles de bois ou d'acier, qui sont nécessairement très lourdes, rendant ainsi difficiles la manutention de la poutrelle et sa mise en place en position de travail, exigeant une main-d'oeuvre importante et prenant du temps. Un des buts de la présente invention est de réaliser une poutrelle en aluminium extrudé présentant une résistance et une rigidité élevées, mais telle qu'elle puisse être manipulée sur un chantier par un seul homme. Un autre but de la présente invention est de réaliser une poutrelle qui peut être utilisée en tant que solive. Les buts et caractéristiques qui précèdent sont obtenus par la réalisation d'une poutre en aluminium extrudé possédant une partie supérieure en forme de chapeau renversé, une âme centrale et une partie infé- rieure dans laquelle se trouve un canal disposé cen- tralement convenant pour la réception d'une tête de boulon. La poutrelle de la présente invention est en aluminium extrudé de section transversale constante sur toute sa longueur, et possède en particulier deux rebords s'étendant vers le bas qui sont réalisés aux extrémités extérieures de chacun des rebords du chapeau supérieur, et deux rebords s'étendant vers le haut qui sont réalisés aux extrémités extérieures de chacun des rebords inférieurs s'étendant extérieurement. Les hauteurs de la totalité des rebords s'étendant vers le bas et vers le haut sont sensiblement égales entre elles. L'épaisseur minimale de chacun des rebords s'é- tendant extérieurement de-la partie supérieure, c'est- à-dire les rebords du chapeau supérieur, est plus grande que l'épaisseur minimale de chacun des rebords inférieurs; et l'épaisseur de chacun des rebords s'é- tendant vers l'intérieur, qui délimitent la fente de réception du boulon dans la partie inférieure, est plus grande que l'épaisseur minimale de chacun des rebords inférieurs s'étendant extérieurement. Dans un mode de réalisation préféré, les sur- faces inférieures de chacun des rebords, s'étendant extérieurement, de la partie supérieure c'est-à-dire les rebords du chapeau supérieur, sont incurvées, tan- dis que les surfaces supérieures supportant la charge sont sensiblement planes. Pareillement, les surfaces supérieures des rebords, s'étendant extérieurement, de la partie inférieure sont incurvées à leurs extré- mités extérieures avec sensiblement le même rayon de courbure que celui des extrémités extérieures des surfaces inférieures des rebords du chapeau supérieur, de sorte que des attaches identiques peuvent être utilisées pour fixer la poutre à d'autres structures, ainsi qu'il peut être nécessaire. La présente invention est décrite ci-après de façon plus détaillés, en regard des dessins annexés. La Figure 1 est une vue en perspective d'une poutrelle selon la présente invention, montrant les caractéristiques et traits principaux de celle-ci. 30. La Figure 2 est une vue en bout d'une poutrelle selon la présente invention ayant une solive en bois fixée dans sa partie supérieure. La Figure 3 est une vue en perspective montrant la poutrelle en association avec d'autres éléments de construction dans un exemple typique d'utilisation de la poutrelle. On se réfère tout d'abord aux Figures 1 et 2 sur lesquelles est représentée une poutrelle 10 selon la présente invention, qui est réalisée en aluminium extrudé, et soumise uniquement aux conditions habi- tuelles d'extrusion et de fabrication, présente une section transversale constante sur toute sa longueur. La poutrelle possède une partie supérieure 12, une âme 14 et une partie inférieure 16. La partie supérieure 12 possède un-canal 18 sensiblement en forme de U, avec une paroi inférieure et des parois latérales 22, et deux rebords 24 s'étendant latéralement vers l'extérieur, un depuis l'extrémité supérieure de chacune des parois latérales 22. L'âme 14 est située sensiblement centralement au-dessous de la partie supérieure 12 et au-dessus de la partie inférieure 16, et possède une âme 26 qui est d'épaisseur sensiblement constante sur toute sa hau- teur, sauf en ses transitions 28 et 30 avec la partie supérieure 12 et la partie inférieure 16, respective- ment. La partie inférieure possède un canal 32 dis- posé centralement convenant pour la réception de la tête d'un boulon, et il est évident que le canal 32 est sensiblement plus petit à la fois en largeur et en hauteur que le canal 18. Le canal 32 est dé- limité en particulier par deux rebords courts 34 s'étendant latéralement vers l'intérieur, un depuis chacune des extrémités inférieures des parois latéra- les 36 du canal 32. Deux rebords inférieurs 38 s'é- tendent latéralement vers l'extérieur, un depuis chaque extrémité inférieure des parois latérales 36 du canal. La largeur globale des rebords inférieurs 38 est supé- rieure à la largeur globale des rebords supérieurs 24, c'est-à-dire que les rebords inférieurs 38 s'étendent sur une plus grande étendue que les rebords supérieurs 24. Les surfaces inférieures des rebords inférieurs 38 sont, globalement d'un côté à l'autre, légèrement concaves. Ainsi, lorsque la poutre est au repos et par ailleurs exempte de contraites, les rebords courts 34 qui servent à délimiter le canal 32 de tête de boulon sont plus hauts que les bords extérieurs des surfaces inférieures des rebords inférieurs 38. Comme indiqué ci-dessus, les exigences prin- cipales de la poutrelle sont qu'elle présente à la fois de la résistance et -ie la rigidité, comme expli- qué ci-dessus, et que ces caractéristiques soient considérablement plus élevées, rapportées au poids, que, par exemple, dans le cas des poutrelles en bois ou en acier. Ces caractéristiques supplémentaires sont présentées en particulier par une poutrelle selon la présente invention, qui, en plus de la description qui précède, possède les caractéristiques suivantes Aux extrémités extérieures de chacun des rebords 24, s'étendant extérieurement, de la partie supérieure 12 de la poutrelle, est réalisé un rebord s'étendant vers le bas. Pareillement, aux extrémi- tés extérieures de chacun des rebords inférieurs 38, est réalisé un rebord 42 s'étendant vers le haut. Les hauteurs de la totalité des rebords 40 et 42 s'étendant vers le bas et vers le haut sont sensiblement identi- ques. Les rebords supérieurs 24 s'étendant extérieu- rement ont des surfaces supérieures sensiblement pla- nes, qui jouent le rôle de surfaces de réception de charge en utilisation normale de la poutrelle. Les surfaces inférieures des rebords 24 peuvent être planes, ou dans le mode de réalisation préféré, elles 246 1071 sont incurvées tel qu'en 44. Dans chaque pas, l'épais- seur minimale des rebords 24 est supérieure à l'épais- seur minimale del'unoul'aux-e des rebords inférieurs 38. Pareillement, l'épaisseur des rebords 34, qui délimitent la fente 32 destiné à recevoir un boulon, est supérieure à l'épaisseur minimale de chacun des rebords inférieurs 38. Il a été indiqué que les rebords inférieurs 38 ont une épaisseur minimale; et dans le mode de réalisation préféré de la poutrelle selon la présente invention, les extrémités extérieures des surfaces supérieures des rebords inférieurs 58 présentent un gradin en 46, de sorte que les parties extérieures 48 sont incurvées avec le même rayon de courbure que les extrémités extérieures de la partie incurvée 44 des rebords 24. De cette manière, les rebords 40 s'é- tendant vers le bas et les rebords 42 s'étendant vers le haut, ou vice versa, peuvent recevoir des fixations identiques, comme expliqué ci-après. Dans certains cas, en particulier, lorsqu'on prévoit d'utiliser la poutrelle comme solive, ou lorsqu'il peut être avantageux de fixer un autre élément à la poutrelle par des organes de fixation pouvant être enfoncés dans une solive en bois ou analogue, une pièce de bois 54, nominalement de 31 mm x 31 mm, peut être encastrée par poussée vers le bas dans le canal 18. De façon à favoriser la fixation de la pièce encastrée, en particulier de façon à s'opposer au mouvement ascendant de celle-ci, des dents 50 peuvent être prévues sur la surface interne des parois latérales 22 du canal supérieur 18, ou sur l'une ou l'autre de ces surfaces. Des éléments pouvant être enfoncés, telles que des vis 52, peuvent également être enfoncés dans la pièce de bois 54, et ces attaches 52 peuvent être enfoncées à partir d'une rainure ou indentation 56 pratiquée dans la surface extérieure des parois 22 ou dans l'une ou l'autre de celles-ci. Les conséquences des traits et caractéristiques précitées d'une poutrelle selon la présente invention sont physiquement mises en évidence dans une poutre ayant une hauteur globale normalisée (nominale) de mm, une largeur globale à la base de 127 mm, et une largeur globale d'un bord à l'autre des rebords supérieurs de 98,4 mm. Cette poutrelle présente un moment de résistance qui est sensiblement équivalent à celui d'un élément en bois de sapin de 304,8 mm x 304,8 mm, qui pèse 44,65 kg/m, en poids sec, tout en pesant seulement 7,7 kg/m complétée avec une pièce de bois encastrée de 38,1 mm x 38,1 mm. Si l'on fait la comparaison avec une poutre "ALUMA" normalisée, poutre sensiblement telle que décrite dans le brevet américain 3.787.020, du 22 janvier 1974, le moment d'inertie autour de l'axe horizontal (Ix) est de 1417 cm4 en comparaison de 685 cm4; et un moment d'inertie autour de l'axe ver- tical (I) de 196 cm4 en comparaison de 105 cm4. yy Une telle poutre "ALUMA"' présente un poids de 6,0 02E et possède une hauteur globale (nominale) de 165 mm, une largeur globale à la base de 127 mm et une largeur globale d'un bord à l'autre des rebords supérieurs de 80 mm. Ainsi, de façon tout à fait surprenante, pour une augmentation de poids d'environ seulement 30 %, on obtient un Ixx et un Iyy beaucoup plus élevés, donnant les chiffres comparatifs suivants en ce qui concerne la résistance et la rigidité chif- fres à partir desquels on peut voir que la poutrelle de la présente invention présente des accroissements de résistance et de rigidité d'environ 100 % pour l'augmentation de 30 % en poids indiquée. Tableau 1 Comparaison d'une poutre ALUMA-à la poutrelle de la présente invention (par rapport aux caractéristi- ques de la poutre ALUMA) On se réfère à présent à la Figure 3 sur laquel- le est représentée une utilisation typique de la pou- trelle selon la présente invention, conjointement avec une poudre "IALUMA"' normalisée telle qu'indiquée ci- dessus. La poutrelle 10 peut être supportée depuis le dessous par un autre appareil d'étayage, tel qu'un - échafaudage à haute résistance, cds poteaux d'étayage ou analogues, et est généralement supportée dans une tête 58 en U qui est associée à l'étayage vertical 74. La poutrelle peut être introduite dans des têtes en U normalisées du type couramment rencontré sur des chan- tiers de construction, soit la tête en bas dans le cas d'une tète en U de 101,6 mm; soit non renversée pour la tête en U plus large de 203,2 mm. Par ailleurs, la poutrelle peut être fixée à une plaque au lieu de se trouver dans une tête en U, par une attache telle que l'attache 62 mentionnée ci-après. Un ensemble de poutres 60 sont supportées par Poutrelle POUTRE de la ALUMA présente invention Poids par unité de longueur (y compris la pièce rappor- tée en bois) 1,0 1,3 Résistance au fléchissement 1,0 2,0 Moment de résistance 1,0 1,85 - la poutrelle 10, et des poutrelles similaires espacées de celle-ci le long des poutres 60. Les poutres 60 peuvent être fixées à la poutrelle 10 en utilisant des attaches 62 qui sont conçues et destinées à être fixées au côté inférieur de la poutre en introduisant une tête de boulon dans une fente 66 pour celle-ci et en vissant un écrou 64 sur le boulon. La partie de serrage 68 de l'attache 62 recouvre le rebord 40 s'étendant vers le bas, pour une fixation définitive de la poutre 60 à la poutrelle 10 si elles doivent être déplacées ensemble. Soit des paires d'attaches 62 peuvent être utilisées sur les deux côtés de la poutrelle 10, soit des attaches sur des poutres successives peuvent se trouver sur des côtés alternés de la poutrelle, en utilisant seulement une attache par poutre et par poutrelle. Dans la disposition typique représentée sur la Figure 3, un doublage 70 est fixé aux poutres 60 par des organes de fixation pouvant être enfoncés, pénétrant vers le bas à travers le doublage 70 dans une pièce encastrée en bois 72 placée et fixée dans les parties supérieures en forme de chapeau de chacune des poutres 60. Par utilisation de la poutrelle 10 de la manière représentée sur la Figure 3, il n'est pas nécessaire d'insérer des blocs entre les parois s'étendant vers le haut de la tête en U 58 et l'âme 26 de la poutrelle. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Poutre en aluminium extrudé de section transversale constante sur toute sa longueur, possé- dant une partie supérieure, une âme et une partie inférieure; o la partie supérieure comporte un canal sensiblement en forme de U possédant une paroi infé- rieure et des parois latérales, et deux rebords s'é- tendant latéralement vers l'extérieur, chacun depuis l'extrémité supérieure de chacune des parois latérales; o l'âme est située sensiblement centralement au- dessous de ladite partie supérieure et au-dessus de ladite partie inférieure, et est d'épaisseur sensible- ment constante, sauf en ses transitions avec les parties supérieure-et inférieure; o la partie infé- rieure possède un canal disposé centralement pouvant recevoir la tête d'un boulon, ledit canal étant de largeur et de hauteur sensiblement moindres que le canal de la partie supérieure; o deux rebords courts s'étendent latéralement vers l'intérieur chacun depuis l'extrémité inférieure de chacune des parois latérales du canal de ladite partie inférieure; et o deux re- bords s'étendent latéralement vers l'extérieur, chacun depuis l'extrémité inférieure de chacune des parois latérales du canal de ladite partie inférieure, sur une étendue globale supérieure aux deux rebords qui s'é- tendent latéralement vers l'extérieur depuis les ex- trémité supérieures des parois latérales du canal de ladite partie supérieure; les surfaces inférieures desdits rebords de ladite partie inférieure étant globalement légèrement concaves d'un côté à l'autre; ladite poutre étant caractérisée en ce que deux rebords s'étendant vers le bas sont réalisés aux extrémités extérieures de chacun des rebords s'étendant vers l'extérieur de la partie supérieure, et en ce que deux rebords s'étendant vers le haut sont réalisés aux extrémités extérieures de chacun des rebords s'éten- dant-vers l'extérieur de la partie inférieure; les hauteurs de la totalité des rebords s'étendant vers le bas et vers le haut étant sensiblement égales entre elles; en ce que l'épaisseur minimale de chacun des rebords s'étendant vers l'extérieur de la partie su- périeure est supérieure à l'épaisseur minimale de chacun des rebords s'étendant vers l'extérieur de la partie inférieure; et en ce que l'épaisseur de chacun des rebords courts s'étendant intérieurement de la par- tie inférieure est supérieure à l'épaisseur minimale de chacun des rebords de celle-ci s'étendant vers l'ex- térieur. 2. Poutre selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que plusieurs dents s'étendant vers l'inté- rieur et vers le bas sont réalisées dans um partie d'au moins une des parois latérales du canal de la partie supérieure de ladite poutre. 5. Poutre selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que les surfaces inférieures de chacun desdits deux rebords s'étendant vers l'extérieur de ladite partie supérieure sont incurvées, et en ce que les surfaces supérieures de ceux-ci sont sensiblement planes. 4. Poutre selon la revendication 3, caractéri- sée en ce que les surfaces supérieures des rebords s'étendant extérieurement de la partie inférieure sont incurvées à leurs extrémités extérieures avec sensi- blement le même rayon de courbure que celui des extré- mités extérieures des surfaces inférieures des rebords s'étendant extérieurement de la partie supérieure.