Brevet FR2500515A1 — publié le 19820827

CHARPENTE POUR BATIMENT La présente invention a pour objet une charpente pour bâtiment et plus particulièrement une charpente en bois, lamellée, collée à grande portée dont le but est de libérer le sol des points porteurs qui sont gênants. Par ailleurs, en ce qui concerne l'entretien, il est intéressant qu'une telle charpente soit protégée des intempéries par une couverture. Actuellement les dispositifs de charpente lamellée, collée ne pernettent pas beaucoup de possibilités du point de vue de l'architecture et ils comportent le plies souvent des arcs et des poutres droites. Afin de pouvoir adapter les façades des bâtiments à une architecture particulière, il est parfois nécessaire d'utiliser une charpente comportant des treillis. Les treillis utilisés actuellement pour constituer des éléments longitudinaux de la charpente, comprennent une membrure inférieure et une membrure supérieure qui sont réalisées en un même matériau. Toutefois, avec cette disposition, on est amene à placer obligatoirement la membrure supérieure à l'extérieur et il en résulte des difficultés d'entretien lorsque cette membrure est en bois. Par ailleurs, les sections des éléments en bois sont assez importantes en raison des portées dans les systèmes traditionnels. I1 existe également un autre inconvénient qui réside dans le fait qu'il est très difficile avec les systèmes actuels de maitriser les déformations. Pour ces différentes raisons on a été amcné â utiliser un moyen plus judicieux. Conformément à la présente invention on utilise une charpente pour batiment comportant deux éléments longitudinaux en forme de treillis constitués chacun de membrures inférieure et supérieure reliées entre elles par des poutres en diagonale, lesdits éléments longitudinaux étant reliés transversalement par des fermes en appui sur la membrure inférieure, caractérisée en ce que la membrure supérieure des éléments longitudinaux est constituée par un câble métallique soumis a une prétension, de telle sorte que la membrure inférieure est soumise à une force de compression. Dans les charpentes classiques comportant une ferme à treillis reposant sur deux appuis, la membrure supérieure est comprimée et la membrure inférieure est tendue. Dans la présente invention où la membrure supérieure a été remplacée par un câble métallique et par une tension de traction adéquate, il a été ainsi possible de décomprimer cette membrure supérieure (A et A')(Fig. 2a). L'équilibre des force et des moments donne une réaction horizontale de compression en B et B' (Fig. 2a) qui a pour effet de comprimer les fibres tendues (membrure inférieure) et ainsi de permettre à la limite d'obtenir des contraintes égales à + 0. Aux points C et C' de la charpente (Fig. 2a) l'équilibre des forces et des moments exige un effort de traction horizontal repris par les fondations au pied de portique. Les fondations font partie intégrante du dispositif et du bon fonctionnement de l'ensemble (reprise des efforts horizontaux). Le dispositif est basé essentiellement sur le fait qu'une prétension donne une contrainte préalable de tension qui décomprime les pièces comprimées ou à la limite peut les rendre complètement tendues; en effet les efforts dans les membrures ne sont pas constants mais variables d'où ily a intérêt, pour des raisons de mises en oeuvre et de coût, de placer dans certaines zones de compression des pièces pouvant travailler à la compression afin de reprendre une part de ces compressions et ainsi d'optimiser le dispositif de charpente. C'est par un dosage judicieux entre la traction du câble et les éléments comprimés que l'on peut réaliser des économies importantes de matière. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs mo des de réalisation et en se référant aux dessins annexés,dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective dune charpente de bâtiment pour bâtiment suivant l'invention. La figure 2 est une vue en élévation de la charpente représentée à la figure 1. La figure 2a est un schéma montrant les forces qui agissent sur un élément longitudinal en forme de treillis. La figure 3 est une vue en coupe de la charpente suivant la ligne III III de la figure 2. La figure 4 est une vue en élévation d'un élément longitudinal en forme de treillis muni d'un moyen de mise sous tension du câble. La figure 5 est une vue en élévation d'un détail de réalisation du moyen de mise sous tension de la figure 4. La figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI VI de la figure 5. La figure 7 est une vue en élévation d'un élément longitudinal en forme de treillis muni d'un autre moyen de mise sous tension du câble. La figure 8 est une vue en élévation d'un élément longitudinal en forme de treillis comportant un autre moyen de mise sous tension du câble, La figure 9 est inie vue en élévation d'un détail de réalisation du moyen de mise sous tension du câble représenté à la figure 8. La figure 10 est une vue en élévation du moyen de guidage du câble a' la partie supérieure du treillis. La figure ll est une vue en coupe suivant la ligne XI XI de la figure 10. Aux figures 1, 2 et 3 on a représenté une charpente pour bâtiment qui comprend deux éléments longitudinaux i, la en forme de treillis constitués chacun d'une membrure inférieure 2 notamment en bois lamellé,collé sur laquelle sont fixés à leur partie inférieure des poutres en diagonale 3t 3a formant un triangle, qui sont réunies par un moyen connu au sommet ll du triangle. Au sommet ll des triangles formés par les poutres 3, 3a est disposée une membrure supérieure 4 des éléments longitudinaux en forme de treillis, ladite membrure supérieure 4 étant constituée d'un câble métallique notamment en acier soumis à une prétension, de telle sorte que la membrure inférieure 2 est soumise à une force de compression.Le câble 4 qui est soumis à une prétension à ses extrémités repose au sommet des triangles formés par les poutres en diagonale 3, 3a (Fig. 10, 11) dans une goulotte 5 de répartition de pression qui est solidaire dtun capot métallique 6 fixé au moyen de tiges filetées et d'écrouis 8 sur la partie supérieure des poutres 3, 3a en diagonale. Le câble 4 peut être disposé à l'intérieur d'un tube. Les éléments longitudinaux l, la sont reliés transversalement par des fermes 9 en appui sur la membrure inférieure 2 et dont la partie supérieure est reliée par une poutre faîtière 10 s'étendant longitudinalement à la charpente. La poutre faitière 10 est reliée par des poutres transversales 12 reliant la partie supérieure des éléments longitudinaux l, la au niveau des sommets ll des triangles formés par les poutres en diagonale 3, 3a. A chaque extrémité des éléments longitudinaux en forme de treillis 1, la sont fixés sur la membrure inférieure 2 deux poteaux 13, 13a en diagonale de manière à former un triangle dont le sommet est articulé autour d'un axe horizontal 14 (Fig. 1,2,9) sur un massif en béton 15 solidaire notamment d'un pieu 16. Les massifs 15 de support et d'appui sont reliés entre eux par des longrines 17 et reprennent les efforts de traction horizontale appliqués aux axes d'articulation 14. L'ensemble des éléments de la charpente en dehors de la membrure supérieure 4 est réalisé en bois lamellé, collé, mais il est bien évident que lesdits éléments pourraient être réalisés en bois ou en métal. Pour la mise en tension du câble 4 on utilise aux figures 4, 5 et 6 un moyen de prétension situé au niveau du noeud 18 reliant la membrure inférieure 2 au poteau 13a et aux poutres en diagonale 3, 3a. Le câble 4 est fixé à ses deux extrémités 19, 19a aux sommets des triangles formés par les poutres en diagonale 3b, 3c, et 3d, 3e situés aux extrémités des éléments longitudinaux 1, la. Le moyen de prétension est constitué de deux vérins plats 20, 20a disposés en opposition et reliés de façon connue par un circuit de fluide hydraulique non représenté au dessin. Sur la membrure inférieure 2 est fixé au moyen d'un axe d'articulation 21 un sabot métallique 22 dans lequel sont disposés les vérins 20 et 20a. Le vérin 20 est monté entre une paroi 22a du sabot et l'extrémité de la poutre 3 et le vérin 20a entre une paroi 22b du sabot et l'extrémité du poteau 13a. Les vérins 20, 20a étant en opposition, les efforts directement concourant s'annulent produisant à l'opposé une réaction égale. Cette réaction se décompose en un effort vertical et horizontal. Les efforts horizontaux créent un effort de cisaillement directement absorbé par le sabot 22; l'effort vertical servant au soulèvement de la membrure supérieure ou câble 4 en raison de l'entraînement de la poutre diagonale 3 vers le haut. A la figure 7 on a représenté un autre mode de prétension du câble 4 qui est guidé au sommet des poutres en diagonale 3, 3a comme monstre aux figures 10 et il et dont les extrémités sont reliées à un moyen de traction constitué par des vérins 23, 23a qui sont montés aux extrémités de la membrure inférieure des éléments longitudinaux 1, la. Le câble 4 est tendu à l'aide des vérins 23, 23a qui sont d'un type classique. Aux figures 8 et 9 on a représenté un autre moyen de prétension du câble 4 qui est guidé à la partie supérieure des poutres en diagonale 3 3a comme représenté aux figures 10 et 11, ainsi qu'aux extrémités de la membrure inférieure 2 en 24, 24a. A ses extrémités le câble 4 traverse un sabot 25 qui est articulé autour de l'axe 14 sur le support 15 et qui est solidaire des poteaux 13, 13a. Sur le sabot 24 est monté un vérin 26, 26a de type classique qui assure la traction sur chaque extrémité du câble 4. Sur les fermes 9, sont montées des pannes 28 supportant une couverture 27. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement a titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Charpente pour bâtiment comportant deux éléments longitudinaux en forme de treillis constitués chacun de membrures inférieure et supérieure reliées entre elles par des poutres en diagonale1 lesdits éléments longitudinaux étant reliés transversalement par des fermes en appui sur la membrure inférieure, caroct8risee en ce que la membrure supérieure (4) des blements longitudinaux(l, la) est constitué par un câble métallique soumis à une prétension, de telle sorte que la membrure inférieure (2) est soumise à une force de compression. 2. Charpente suivant la revendication 1, caractériséeen ce que la partie supérieure des fermes (9)est reliée par une poutre faîtière (10) s'étendant longitudinalement et qui assure la liaison avec des poutres transversales (12) reliant la partie supérieure des éléments longitudinaux (l,la) en forme de treillis au niveau des sommets des triangles formés par les poutres en diagonale (3, 3a). 3. Charpente'suivant la revendication 1, caractériséeen ce que la charpente repose à chaque extrémité des éléments longitudinaux (l,la) en forme de treillis sur un massif de support 15 par I'interme- dia ire de deux poteaux en diagonale (13, 13a) fixés sur la membrure inférieure (2) des éléments longitudinaux (l,la) de manière à former un triangle dont le sommet est articulé en (14) sur le massif de support (15). 4. Charpente suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractériséeen ce que le moyen de traction(26, 26a), à chaque extrémité du câble 4 formant la membrure supérieure de chaque élément longitudinal en forme de treillis (1, la), est situé à proximité du point d'articulation (14) des poteaux (13,13a) sur le massif de support (15). 5. Charpente suivant lune quelconque des revendications 1,2 ou 3, caractérisée on ce que le moyen de traction 23, 23a à chaque extrémité du câble (4) formant la membrure supérieure de chaque élément longitudinal (l,la) en forme de treillis est monté à chaque extrémité de la membrure inférieure (2) des éléments longitudinaux. 6. Charpente suivant 11 une quelconque des revendications 4 ou 5, caractériséeen ce que le moyen de traction sur le câble est constitué d'un vérin. 7. Charpente suivant lune quelconque des revendicatons 1, 2 ou 3, caractérisée -en ce que le moyen de traction à chaque extrémité du câble (4) formant la membrure supérieure est disposé au niveau d'un noeud de jonction (18) entre une poutre(3a) diagonale de l'élé- ment longitudinal, un poteau (13a) de support et la membrure inférieure (2), , de telle sorte que ledit moyen exerce une force de poussée vers le haut sur les poutres diagonales (3,3a) dont le sommet est relié à l'une des extrémités du câble 4. 8. Charpente suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le moyen de traction est constitué de deux vérins plats (20,20a) disposés en opposition, d'une part, entre un sabot(22) solidaire de la membrure inférieure (2) et la poutre diagonale (3) et, d'autre part, entre ledit sabot et le poteau de support (13a). 9. Charpente suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, au sommet du triangle formé par les poutres diagonales (3,3a) > est montée une goulotte (5) de répartition de pression dans laquelle est engagé le câble (4) de la membrure supérieure. 10. Charpente suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le câble (8) constituant la membrure supérieure est disposé dans un tube.