Brevet FR2538435A1 — publié le 19840629

POUTRELLES EN ALLIAGE LEGER-A MOMENT D'INERTIE ACCRU ET LEUR PROCEDE DE FABRICATION La présente invention concerne les poutrelles en alliage léger utilisées dans la construction, en particulier pour le coffrage du béton sur les chantiers de bâtiments, d'ouvrages d'art ou de génie civil. Concurremment avec les poutrelles composées en bois collé, les poutrelles en alliage léger déjà connues remplacent souvent les bois équarris (bastaings ou madriers) grâce à leur gainde poids important à résistance égale et à leur plus grande longévité. En coffrage du béton, elles sont surtout utilisées de deux façons Horizontalement et soutenues par des étais, elles constituent un soli- vage provisoire supportant les coffrages qui reçoivent le béton des plan- chers ou des dalles en élévation (fig 1). Verticalement, elles servent de raidisseurs verticaux aux deux coffrages opposés entre lesquels est coulé le béton des murs (fig 2) - Les diverses poutrelles en alliage léger existantes se ramènent à deux types de section (fig 3) En "I" comportant une seule âme verticale. En "R", caissonnée, comportant deux âmes parallèles. Pour les deux types, les poutrelles présentent en général (fig 3) A leur partie supérieure, dans une gorge, une fourrure en bois ( 1) ser- vant au vissage des panneaux en structure définitive, ou au clouage provi- soire et répétitif des coffrages, A leur partie inférieure, au milieu de la membrure, une rainure en forme de "C" ( 2) destinée à recevoir une tête de boulon pour la fixation par cra- pauds des poutrelles sur les fers profilés leur servant de support. Ces types de poutrelles présentent les principaux inconvénients suivants Déformations importantes en flexion du fait de la forte élasticité'de l'aluminium, ce qui conduit le plus souvent à limiter la charge ou la por- tée libre des poutrelles en fonction de leur flèche et non de leur résis- tance. Fixation sur les supports par boulonnage, procédé lent et dispendieux dans l'emploi en coffrage ou les montages et les déposes sont fréquents, avec l'inconvénient d'un boulonnage par dessous. Prix élevé au mètre linéaire dû au coût des alliages légers et à l'adjonc- tion de la fourrure bois, fixée artisanalement et destinée au clouage des panneaux sur les poutrelles utilisées comme solives (la rentabilité des poutrelles étant par ailleurs réduite du fait de la limitation des charges 2 - en fonction des tolérances de déformation). Les poutrelles suivant l'invention permettent d'éviter ces incon- vénients. Elles présentent une section en forme de "I" (fig 4), avec une âme verticale pleine et continue, simple ou double, une membrure supé- rieure et une membrure inférieure. La membrure supérieurede section en forme de fourche à deux. branches ou plus ( 1),reçoit entre les branches une ou plusieurs fourrures en bois ( 2) fortement fixées sur le métal, par exemple par collage sur * O toute la surface de contact avec le métal. La membrure inférieure ( 3) est constituée par-une semelle plate et horizontale présentant à chacune de ses extrémités latérales un retour ( 4) formant un angle aigu avec la partie horizontale Ces retours "en croc" sont continus sur la longueur de la poutrelle. Pour la membrure supérieure, la particularité de l'invention consiste à faire participer la fourrure bois simple ou multiple à la résistance de la poutrelle. Pour que cette section hétérogène soit équivalente en résistance à une section homogène fictive, comme dans le cas d'une section en béton armé par exemple, il faut et il suffit que sous les efforts de cisaille- ment la fourrure en bois ne puisse pas glisser dans sa gaine métallique, donc que la fixation (collage par exemple) résiste au travail moléculaire de glissement. Par analogie avec le béton armé, on doit considérer un coefficient L d'équivalence entre le métal et le bois, coefficient égal au rapport entre les modules d'élasticité longitudinaux respectifs du métal et du bois. 4 bcrive On peut alors prendre en compte une section homogène/de métal o la section du bois sera divisée par le coefficient d'équivalence tel que défi- ni Dans le calcul des contraintes, les contraintes dans le bois seront C celles du métal divisées par le coefficient d'équivalence. Pratiquement il convient de choisir des constituants, alliage léger et bois, dont le coefficient d'équivalence soit tel que les contraintes maximum calculées pour les deux matériaux soient les plus voisines possi- ble des contraintes maximum admissibles. -55, Ainsi la fourrure en bois nécessitée par la fixation des panneaux s et jusqu'ici inutilisée en résistance 7 devie t active, c'est-à-dire qu'elle augmente notablement le moment d'inertie de la poutrelle, donc ses perfor- mances, pour un accroissement minime de son coût. 2538435, -3 - Pour la membrure inférieure, la particularité de l'invention est cons- tituée par les deux retours ou "crocs" latéraux qui rendent possibles la fixation rapide des poutrelles sur un support en fer profilé (ou sur une autre poutrelle servant de sablière d'appui et posée "sens dessus- * dessous")par des agrafes amovibles/coulissant le long de chaque croc, comportant une lumière conique ( 2), et forcées au marteau (fig 5). le raboutage des poutrelles par des doubles éclisses de section en U coulissant le long de l'âme sans possibilité de déversement latéral (fig. 6) Les éclisses peuvent être serrées l'une à l' autre en leur mileu, entre dé les deux poutrelles raboutées)par broche à clavette conique ou par boulon à oeillet, sans nécessité de percement des poutrelles. un bon raidissement du bord de la membrure inférieure, qui, lorsqu'il est plat, est particulièrement sensible aux chocs et facilement déformable. Les poutrelles suivant l'invention peuvent être réalisées en diffé- rentes sections sensiblement homothétiques, suivant les utilisations et les résistances à obtenir, en fonction des charges et des portées libres. Dansl'enploi comme solives et sablières support de coffrages horizontaux ou verticaux, une hauteur de section de l'ordre de 20 cms semble bien adaptée La figure 7 présente un exemple de réalisation d'une poutrelle 2 c de 20 cms de hauteur. Pour la fabrication des poutrelles suivant l'invention, le profilé en alliage léger est réalisé de manière classique par extrusion La fourru- re en bois est continue sur la longueur de la poutrelle, avec ou sans rebou- tage par mini entures réalisé suivant les règles de l'art. Cx ' Une autre particularité de l'invention réside dans le procédé de fixation de la fourrure en bois simple ou multiple, par collage et sertis- sage à l'intérieur de la gorge (ou des gorges) que présente la membrure du profilé métallique Pour être efficace, un collage doit être réalisé sous pression par effet de serrage Dans le cas présent la pression sur les 3 e plans de collage est réalisée par auto-serrage A cet effet le profilé sortant du filage à chaud à la forme indiquée (fig 8), branches de la four- che écartées. Après encollage et mise en place des fourrures bois, les branches de la fourche sont rapprochées à froid par déformation permanente, dû soit à la presse de manière analogue à la réalisation des profils à froid en acier soit par "laminage" à froid, la poutrelle cheminant entre des rouleaux à pression qui rabattent et resserrent les branches verticales de la fourche 2538435 i t 4 - sur la fourrure, un autre rouleau comprimant la fourrure contre la paroi horizontale de la gorge (fig 9) Un dernier rouleau peut éventuel- lement, dans le cas d'une gorge en "C" (fig 10) rabattre et comprimer surla fourrure les deux branches horizontales du C. 2538435 J- REVENDICATIONS - Poutrelles en alliage léger, de section transversale en "I", caractérisées par une membrure supérieure en forme de fourche enser- rant une ou plusieurs fourrures en bois fortement fixées sur le métal, par collage et sertissage par exemple, de telle sorte que cette fixa- tion résiste aux contraintes de glissement dues aux efforts tranchants quand la poutrelle est chargée Ainsi la fourrure bois contitue avec la partie métallique une section hétérogène calculable comme une section homogène fictive, compte tenu deun coefficient d'équivalence métal-bois. La fourrure bois ne sert plus seulement à la fixation définitive ou provisoire de panneaux sur les poutrelles par vissage ou clouage, mais elle participe à l'inertie de la poutrelle, donc à sa résistance à-la flexion et aux déformations, en l'augmentant notablement. 2 Poutrelles en alliage léger, suivant la revendication 1, caractéri- sées par une menbrure inférieure dont la section se présente comme un plat horizontal retroussé "en croc" à ses deux extrémités latérales, ces retours continus étant dirigés vers l'âme et faisant un angle aigu avec la partie centrale horizontale. 3 Poutrelles en alliage léger, selon les revendications I et 2, carac- térisées par des coulisses amovibles de fixation des poutrelles sur la' membrure d'un fer profilé de support, la partie supérieure de la coulis- se formant une gorge enveloppant le croc de la membrure inférieure de la poutrelle et coulissant sur celui-ci, la partie inférieure présentant une lumière conique qui vient enserrer la membrure du fer profilé de support. 4 Procédé de fabrication des poutrelles selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par la fixation de la fourrure bois simple ou multiple sur le profilé métallique par collage et sertissage, avec auto- serrage des plans de collage, les parties métalliques entourant les four- rures sortant d'extrusion plus écartées qu'à leur position définitive, et étant par la suite rapprochées à froid par déformation permanente après encollage et mise en place des fourrures.