Brevet FR2470214A2 — publié le 19810529

FR 2470214 A2 19810529 FR 7929187 A 19791127 La presente invention concerne des perfectionnements aux charpentes ou ossatures de volumes solides décrites dans la demande de brevet principale nO 79/01477 du 22 janvier 1979. La demande de brevet principale décrit des assemblages de structures permettant d'édifier, à partir d'él- ments droits et standard de faibles dimensions, des formes pratiques, plus particulièrement des structures de fermes cintrées pour le montage rapide de charpentes cintrées de portee variable pour recevoir une couverture de protection, par exemple pour la réalisation de serres ou des cou.vertures légères de piscines ou de gymnases. La présente invention a pour objet des perfectionnements à ces charpentes ou ossatures, visant notamment à augmenter tout en les facilitant grandement, les possibilités d'assemblage et de montage de ces charpentes. Selon une caractéristique de la présente invention, une telle charpente, comprenant une structure de cadre ou de ferme constituée par au moins deux rangs adjacents polygonaux formés chacun d'éléments identiques droits de petites longueurs successifs, chaque élément d'un rang étant décalé angulairement des éléments adjacents successifs de l'autre rang en étant accolés en deux zones distantes longitudinalement de cet élément à chacun de ces éléments adjacents successifs de l'autre rang, des premiers moyens étant prévus au niveau de chacune de ces zones, pour solidariser les éléments entre eux, est constituée à partir d'éléments individuels chacun symétrique par rapport à un plan transversal médian, les zones d'accolage des différents éléments adjacents se situant sensiblement à mi-distance de ce plan médian et des extrémités longitudinales opposées des éléments. Selon une caractéristique plus particulière de la présente invention, des seconds moyens sont prévus pour so- lidariser entre elles les extrémités adjacentes de deux élé- ments successifs d'un même rang. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels La figure I représente une structure de charpente selon le principe général de la demande principale ; Les figures 2, 3 et 4 représentent un premier mode de réalisation selon la présente invention; Les figures 5, 6 et 7 représentent un second mode de réalisation de structure de chapente selon la présente invention; et Les figures -8 à 11 représentent les éléments individuels et une structure de charpente selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 représente une structure de ferme cons tituée de deux rangs polygonaux adjacents référencés I et II, accolés l'un à l'autre, chaque rang étant constitué par une série successive d'éléments droits identiques 1, réalisés en bois, en métal ou en matière plastique armée. Chaque élément présente une forme générale trapézoidale symétrique par rapport à un plan transversal médian 7, et comprend, au voisinage de chaque extrémité longitudinale, au moins un trou traversant d'extrémité 4, au niveau de la zone médiane entre une extrémité et le plan médian 7 un trou de montage traversant intermédiaire 3, et, de part et d'autre de ce plan médian 7, deux trous traversants centraux 8.Comme on le voit sur la figure 1, un élément, tel que celui référence A du rang I est solidarisé par exemple au moyen d'un tirant ou d'un assemblage vis-écrou tel que 9, à deux éléments successifs adjacents, repérés B et C, du rang II avec les trous 3, des extrémités adjacentes, des éléments B et C coïncident pour le montage de la vis avec les trous 3 distants longitudinalement de l'élément A.Les éléments B et C sont decalés angulairement par rapport à l'élément A symétriquement par rapport au plan médian7de ce dernier, de façon que les trous centraux 8 de l'élément A conci- dent, pour une solidarisation par vis ou tirant, avec les trous d'extrémité adjacents 4 des éléments B et C, les trous d'extrémité 4 opposés de l'élément A étant en alignement chacun avec un des trous centraux 8 des éléments qui lui sont associés B et C.L'élément suivant A' du rang I est solidarisé de la même façon aux éléments associés C et D du rang II, et ainsi de suite, pour constituer une structure double de deux rangs I, II juxtaposés, chaque rang réalisant la forme d'un polygône régulier, les polygônes cons titués par les rangs I et II étant décalés angulairement autour d'un centre commun pour réaliser une structure à profil extérieur en étoile régulière, dont les sommets successifs sont constitués alternativement par les extrémités en regard d'éléments successifs de l'un et l'autre rang.Des découpes formant des épaulements L sont-prévues dans les extrémités opposées des éléments, pour ménager un espace permettant le montage d'éléments d'une membrure secondaire, telle que des pannes 5, lesquelles sont solidarisées à l'élé- ment adjacent de l'autre rang par au moins un cavalier 6. On a représenté sur les figures 2 à 4, un autre mode de réalisation d'une telle structure de charpente. Cette structure est, cette fois, réalisée à partir d'éléments identiques 10,due forme parallélépipédique plate, sur les quels on retrouve les trous 3 disposés au niveau de la zone médiane entre l'extrémité de l'élément et son plan médian de symétrie 7, l'assemblage des éléments respectifs de deux rangs adjacents I et II étant similaire à celui représenté sur la figure 1.Toutefois, dans ce mode de réalisation les extrémités adjacentes de deux éléments successifs d'un même rang sont solidarisées entre elles au moyen d'une ferrure ll ou 11', présentant au moins une paire d'ailes latérales opposées 12,percées de trous pour coopérer avec des trous correspondants 8', prévus aux extrémités des élé- ments, et au moins une aile inférieure de préférence une paire d'ailes inférieures 13 s'étendant vers le bas parallèlement à la paire d'ailes 12, à distance de celles-ci, et pré sentant un orifice destiné à être aligné avec un orifice correspondant 14, ménagé au centre de chaque élément 10 pour sa fixation à ce dernier.En variante, comme représenté sur la figure 3, certaines ferrures 11, 11' peuvent n'être utilisées que pour solidariser entre elles les extrémités adjacentes de deux éléments successifs d'un rême rang sans être solidarisées, à l'élément voisin du rang adjacent. Comme on le voit sur les figures 2 et 4, pour le montage d'une charpente comprenant etu moins deux structures de ferme a,5 réunies par une membrure secondaire constituée de pannes parallèles 5', chaque ferrure 11 et ll' -comporte, venu de fonderie ou rapporté, un logement 15, 15' pour rece ver et fixer ces pannes. On a représenté, sur ces figures, une ferrure Il avec un logement cylindrique 15 pour le montage de pannes tubulaires 5', et une ferrure 11', avec un logement en forme de gouttière rectangulaire 15', pour le logement de pannes parallélépipédiques telles que celles représentées en 5 sur la figure 1. On notera sur les figures 2 et 4, que, les ferrures de deux sommets successifs de l'étoile de la structure de ferme sont inversées de façon-que les ailes inférieures 13 prennent appui sur les éléments décalés de l'autre rang . On peut prévoir chaque ferrure 11 ou 11' avec deux paires droites inférieures 13 symétriques par rapport aux premières ailes 12 pour le montage à juxtapo sition de trois rangs d'éléments successifs comme décrit dans la demande de brevet principale. On a représenté sur les figures 5, 6 et 7 un autre mode de réalisation de la structure de charpente selon la présente invention. Ce mode de réalisation s'apparente grandement à celui des figures 2 à 4, si ce n'est que, comme on le voit bien sur la figure 5 et sur le diagramme de la figure 7, les éléments successifs de chaque rang I et II, sont entrelacés, l'élément A du rang I étant disposé, comme vu sur la figure 5, de façon à passer derrière l'élément B, mais devant l'élément C, du rang II, l'élément C du rang II passant à son tour devant l'élément suivant A' du rang I, et ainsi de suite.Les éléments de chaque rang sont, conformément au principe de l'invention, solidarisés au voisinage des deux zones intermédiaires médianes entre le plan médian de symetrie et les extrémités des éléments à deux éléments successifs du rang adjacent avec amenée en regard des trous intermédiaires 3 et solidarisation par un système à vis et boulon 9. Par rapport au mode de réalisation précédent, les ferrures 15 ne comportent ici qu'unie aile inférieure 13' d'épaisseur correspondant à l'épaisseur des éléments individuels qui ont une configuration parallélépipédique, cette aile comportant au moins un trou 130 destiné à être aligné avec des trous correspondants 80, formés aux extrémités des éléments.Les extrémités correspondantes de- deux éléments successifs d'un même rang sont donc ici assemblées non pas en bout à bout, mais à recouvrement, comme on le voit clairement sur la figure 5. En variante, comme représenté en haut de cette figure 5, selon le dimensionnement des éléments 10 et leur flexibilité, notamment, s'ils sont réalisés en bois ou en aluminium extrudé, les extrémités correspondantes de deux éléments successifs d'un même rang peuvent être jointoyées directement par un assemblage à vis et à écrou 9', sans la ne- cessité d'une ferrure 110 ou 110', le sommet ainsi réalise n'étant pas prévu pour recevoir une panne d'une membrure secondaire.Les ferrures 110 comportent,elles, comme dans le mode de réalisation précédent, un logement cylindrique 15 pour le montage de pannes tubulaires,- ou un logement formant gouttière rectangulaire 15' pour le montage de pannes à section rectangulaire. Comme représenté sur la figure 7, une des ferrures, par exemple la ferrure faîtière 111 peut comporter une aile 112 s'étendant jusqu'à l'élément adjacent A' du rang voisin pour la solidarisation avec ce dernier. Le mode de réalisation avec entrelacement des éléments augmente la tenue mécanique de la structure de charpente et permet un raccordement plus efficace de ces éléments entre eux par recouvrement par rapport au raccordement bout à bout du mode de réalisation précédent, ce qui autorise, en outre, le pliage ou l'articulation des éléments d'un même rang,sans devoir démonter les ferrures supports. Cet assemblage permet également le renforcement de la structure de charpente par empilage latéral ou vertical de structures correspondantes, respectivement identiques ou homotétiques,en facilitant le dégagement créé par le décalage alternatif de ces éléments. Comme représenté sur les figures 5 et 6, pour faire varier légèrement la courbe de la structure en fonction des besoins, on prévoiera, en place et lieu, d'un trou intermédiaire 3 unique, au voisinage de celui-ci, des trous rapprochés 3' destinés toujours à être amenés en vis-à-vis avec les trous correspondants 3 ou 3' de l'élément adjacent de l'autre rang.Le montage, avec recouvrement direct des extrémités d'éléments successifs sans interposition d'une serrure support réalise par ailleurs un véritable tressage des éléments et confère à la structure une résistance supplémentaire sans nuire à sa souplesse et à ses facilités de montage. On a représenté sur les figures 8 à 11, un autre mode de réalisation d'une structure d'ossature selon la présente invention, convenant plus particulierement pour la réalisation de structures fermées pseudo-cylindriques,par exemple pour la réalisation de bassins ou de petites pis ci- nes démontables. Comme on le voit sur la figure 8, chaque élément 100 présente une forme trapézoidale symétrique par rapport à un plan transversal médian 7 et comporte, sur au moins une de ses faces latérales, deux mortaises 18 de profondeur légèrement inférieure à l'épaisseur de l'élément, et s'étendant symétriquement en V, par rapport au plan médian transversal 711es fonds 180 des mortaises étant coplanaires et parallèles à la direction longitudinale de l'élé- ment .Les petites faces en regard 19 et 19', de chaque mortaise sont parallèles entre elles, et elles sont destinées à venir en appui, lors de l'assemblage avec un élément adjacent d'un autre rang, avec, respectivement, la face supérieure 20 et la face inférieure de cet élément adjacent. Comme on le voit sur la figure 9, deux tels éléments adjacents, par exemple A et B, sont assemblés en position inversée de façon que, comme vu sur cette figure 9, la petite face extérieure 19 de la mortaise de gauche de l'élé- ment A vienne en appui sur la partie médiane droite de la surface supérieure 20 de l'élément B, la petite face interne 19' de cette même mortaise de l'élément A venant en appui contre la face inférieure de l'élément B, les petites faces extérieure et intérieure de l'élément B venant de la même façon respectivement en appui sur la surface supérieure et la surface- inférieure de l'élément A, reconstituant ainsi la. structure générale des charpentes ou ossatures selon la présente invention. Pour permettre un empilage d'une pluralité de rangs les uns à la suite des autres, on utilisera des éléments intermédiaires 101, du type des éléments référencés B et C sur la figure 9, constitués en fait de deux éléments 100 accolts symétriquement suivant un plan de symétrie longitude nal H, seuls les rangs d'extrémité étant constitués d'éléments monoface 100. Les dimensions des mortaises 18 sont déterminées de façon à permettre un assemblage mutuel de deux éléments adjacents de deux rangs voisins avec un léger,jeu autour des zones d'accolage intermédiaire Z, ce jeu disparaissant complètement dans l'imbrication finale des éléments sous l'effet d'une charge concentrique vers l'intérieur répartie sur l'ensemble des éléments, réalisant ainsi une struc ture autoverrouillée, par venue en butée des différents épaulements constitués notamment par les petites faces des entretoises et les zones correspondantes des faces supérieure et inférieure des éléments, sans la nécessité de moyens de fixation additionnels tels que des boulons ou des clavettes, l'adjonction de colle ou la nécessité de soudure.Ces assemblages, réalisés à échelle réduite, conviennent tout particulièrement pour la réalisation de jeux de construction ou encore de maquettes d'exposition. Pour la réalisation de charpentes proprement dites, on notera, comme représenté sur les figures 9 et 10, que les mortaises 18 sont agencées de façon à converger vers le haut l'une vers l'autre en ménageant entre les petites faces in térieures 19', une surface d'entretoisement 21 s'étendant dans le plan de la surface supérieure 20 des éléments. Cette surface d'entretoisement 21, de largeur e, ménage ainsi, entre les extrémités en regard de deux éléments adjacents d'un même rang, un espacement 22 au niveau des sommets de l'étoile de la structure finale permettant la mise en place de fermes ou d'éléments de membrure secondaires.Dans le mode de realisation représenté sur les figures 11, convenant plus particulièrement pour la réalisation de structures fermées compactes, cette surface d'entretoisement 21 disparaît, les petites faces intérieures 19' des mortaises se raccordant suivant une arête 23, coplanaire à la face supérieure 20 des élé- ments. Dans ce dernier mode de réalisation, les éléments peuvent être réalisés par aménagement de mortaises dans des pièces en bois ou directement par moulage pour les pièces en ma tièreplastique ou en alliage léger. Pour verrouiller les éléments en position imbriquée, et éviter notamment leur de sengagement par glissement transversal, on prévoiera avantageusement, comme représenté sur les figures 8 et 9, au bas des faces extérieures des mortaises 18 des tétons 25 destinés à venir se loger, en position imbriquée, dans des orifices 26 prévus sur les faces d'appui correspondantes, à savoir la face supérieure 20 des éléments, ménagés au voisinage du plan transversal médian de symétrie 7. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Charpente ou ossature de volume solide, selon la revendication 1 de la demande de brevet principale, comprenant une structure de cadre ou de ferme constituée par au moins deux rangs adjacents polygonaux formés chacun d'éléments successifs identiques droits de petite longueur, chaque élément d'un rang étant décalé angulairement des éléments adjacents successifs de l'autre rang et accolés en deux zones distantes longitudinalement de cet élément à chacun de ceux-ci, des premiers moyens étant prévus au niveau de chacune de ces zones pour solidariser entre eux cet élément d'un rang à chacun desdits éléments adjacents successifs de l'autre rang, caractérisée en ce que les éléments (1, 10, 100) sont symétriques par rapport à un plan transversal médian (7) et en ce que les zones d'accolage 3, Z) des différents éléments avec les éléments adjacents du rang voisin se situent sensiblement à mi-distance de ce plan médian (7) et des extrémités longitudinales opposées des éléments. 2 - Charpente ou ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce que les zones d'accolage d'un élément d'un rang avec les deux éléments successifs adjacents de l'autre rang se situent sur les faces latérales opposées dudit élé- ment. 3 - Charpente ou ossature selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des seconds moyens (11, 10, 9) pour solidariser entre elles les extrémités adjacentes de deux éléments successifs d'un même rang définissant un des sommets du polygône formé par ce rang. 4 - Charpente ou ossature selon la revendication 3, caractérisée en ce que ces seconds moyens sont constitués d'une ferrure (11, 11', 110, 110') présentant au moins une première paire d'ailes opposées (12) pour sa-fixation sur lesdites extrémités adjacentes des éléments successifs d'un même rang. 5 - Charpente ou ossature selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque ferrure (11, 11', 110, 110') comporte en outre au moins une seconde aile (13, 112) s'étendant dans une direction parallèle à la première paire d'ailes, à distance de celles-ci, pour la fixation au niveau de la zone centrale de l'élément du rang adjacent (A) relié auxdits éléments successifs (B, C) dont les extrémités sont solidarisées par ladite ferrure. 6 - Charpente ou ossature selon la revendication 4, ou la revendication 5, caractérisée en ce que la ferrure forme un passage (15, 15') pour le montage d'un élément de membruresecondaire (5, 5'). 7 - Charpente ou ossature selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que les extrémités adjacentes de deux éléments successifs d'un même rang, sont assemblées directement avec recouvrement latéral. 8 - Charpente ou ossature selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les élé- ments sont sensiblement parallélépipédiques plats. 9 - Charpente selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les éléments ont une section longitudinale sensiblement trapézoïdale. 10 - Charpente selon la revendication 1 et la revendication 9, caractérisée en ce que chaque élément est prévu, sur au moins une de ses faces, avec deux mortaises (18) de largeur constante s'étendant symétriquement en V à partir dudit plan médian (7), chaque élément d'un rang étant associé avec les deux éléments successifs adjacents de l'autre rang par assemblage à mi-bois. 11 - Charpente ou ossature selon la revendication 10, caractérisée en ce que chaque petite face (19, 19') d'une mortaise (18) d'un élément (100, 101) est prévue avec au moins un téton (25) susceptible de coopérer avec une ouverture correspondante (26) ménagée au voisinage du plan médian sur la face extérieure supérieure (20) d'un des éléments accolés au rang adjacent. 12 - Charpente ou ossature selon la revendication 10, ou la revendication 11, caractérisée en ce que, au niveau de leur zone de convergence, les mortaises (18) définissent sur la surface extérieure supérieure (20) de l'élément (100, 101) une surface d'entretoisement (21) pour permettre le montage d'un élément d'une membrure secondaire (5, 5'). 13 - Charpente ou ossature selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que les éléments sont symétriques par rapport à un plan médian longitudinal (H). 14 - Charpente fermée, caractérisée en ce qu'elle est obtenue en accolant une pluralité de rangs polygonaux réalisés avec les éléments selon la revendication 13.