Brevet FR2551530A2 — publié le 19850308

FR 2551530 A2 19850308 FR 8314502 A 19830901 Structures articulés résistantes Dans la plupart des cas rencontrées dans la construction, les structures sont soumises principalement à un champ de forces de direction unique, en général la pesanteur. Le problème de résistance est posé aux structures linéaires de direction principale.perpendiculaire au champ de force, poutres ou consoles. Les structures linéaires articulées connues sont, dans la quasi-totalité des poutres à treillis triangulées. WkRRES, PâTIT, HOWE. Ces poutres sont à inertie constante alors que du point de vue moment de flexion, il serait souhaitable qu' elles aient une inertie maximun au milieu. Par ailleurs, les barres non horizontales sont surabondantes en section au milieu de la poutre où il n'y a pas de cisaillement. Cependant les poutres triangulées réalisent le meilleur compromis. Comme poutre treillis non triangulée, on ne peut guère citer que la poutre bow-string formée de deux arcs de courbures diffbrentes ayant leurs extrémités communes et reliées par des barres verticales. Cette poutre présente des avantages en travée mais des inconvénients aux appuis. En dehors des structures articulées stables existent les structures servant d'armature à une matière continue principalement le béton. Ainsi existent des treillis, en théorie déformables, puisque toutes les barres sont réputées articulées pour travailler neeffort normal. C'est le cas des treillis KAISER constitués de losanges et de trapèzes. Le béton travaille dans chaque quadrilatbre de telle façon qu'une diagonale soit comprimée ce qui conduit à une triangulation. I1 est probable que 1' agrément du CSTB qui n'est pas en notre possession, envisage le problème plus classiquement et plus conformement au CCEA 68. La structure linéaire articulée qui va être présentée est issue de celle présentée dans le brevet de base du 25/02/80 qui reliait une barre courbe, la poutrelle présentant une contreflèche, à une barre droite, le tasseau, à l'aide de barres présentant des angles variables avec ce dernier. Le procédé correspondant à cette structure permet également de corriger la flèche que présenterait une poutre. Cette préoccupation répnd mieux,que celle ayant conduit à la structure décrite ci-dessus,au problème de résistance. Avec des barres de liaisons rapprochées les unes des autres, on peut constituer un système triangulé garantissant la stabilité de la structure sans moment de continuité ni dans la barre droite ni dans la barre courbe. La barre supérieure courbe est donc formée de tronçons articulés. Elle n'est plus capable par elle seule de reprendre un moment de flexion comme l'était initialement la poutrelle. De plus, la structure articulée présente son inertie la plus faible au milieu où le moment de flexion doit être repris par un couple de deux efforts normaux située dans deux tronçons des barres infiniment voisines. Par contre, aux appuis, les barres de liaisons sont bien orientées pour reprendre la réaction sans engendrer des efforts excessifs. Le premier triangle de la poutre a un angle au sommet égal à environ 6o. Donc, la réponse à apporter est l'augmentation d'inertie de la poutre treillis en travée. La plus simple est de joindre les sommets des deux triangles extrêmes par une barre droite. Cette barre droite est constituée de tronçons séparés par des articulations qui sont reliées à chacun des sommets des triangles formant le treillis entre la barre courbe et la barre droite inférieure.Fig 1. Dans une variante, la courbe et la droite se touchent au milieu et sont même articulées ensemble de façon à supprimer l'inertie du treillis et rendre isostatique la structure articulée obtenue isostatique. I1 peut entre utile de préciser que la courbe désigne en fait une ligne brisée convexe admettant une enveloppe présentant une seule courbure. L'élancement de la poutre déterminera auOo- matiquement l'importance de la courbure tout en laissant plusieurs possibilités quant à l'équation de la courbe. De préference, la courbe sera une parabole dont les extrémités seront situées sur une fibre limite extérieure de la poutre et dont le maximum sera situé sur la fibre limite;posée. La définition du treillis est donnée par sa construction géométrique qui peut suivre différentes voies. Partant d'un triangle isocèle central dont l'angle est choisi selon l'inertie que l'on veut attribuer au treillis et qui peut astre nul, on joit l'extrémité de sa base à la courbe - soit dans une variante, à un point déjà fixé sur la courbe distant d'une longueur égale à une fois le pas, du milieu de la poutre. On construit un triangle isocèle ayant pour sommet le point atteint par symétrie autour de la verticale passant par ce point. On reproduit cette construction pour le pas suivant. Figure i.. - soit, dans une seconde variante préferable à la première, à un point de la courbe déterminé par un arc de cercle dont le rayon est égal à la longueur constante des barre de liaison. Les sommets des triangles isocèles sont alors espacés selon des espaces allant en se resserant vers les extrémités de la poutre. Figure 2 Dans les deux variantes la construction est à compléter de manière symétrique cependant,moyennement quelques arrangements pour raccorder les deux demi-travées au centre il est préférable de partir des extrémités. Afin de mieux définir le treillis décrit dans la présente invention, il convient de préciser le premier triangle dont le sommet est sur la ligne brisée convexe et la base segment de l'armature droite inférieure. Cette précision concerne le treillis comportant des barres de liaison de longueurs égales. Le premier triangle, plutôt qu'équilatéral est isocèle avec un angle au sommet nul, c'est à dire en fait qu'il s'agit d'une barre ayant la hauteur de la poutre. Le deuxième triangle qui selon cette construction est aussi isocèle est obtenu comme les suivants par un arc de cercle de rayon égal au premier côté, ici, hauteur du treillis,qui par intersection avec la la courbe quasi- parabolique détermine le troisième sommet. Cette variante est représentée sur la figure 3. I1 serait interessant pour ces différentes structures articulées de tracer un diagramme de Crémons afin de connaître en particulier les efforts dans les tronçons de la ligne brisée convexe. s défaut des résultats que ce dernier apporterait, nous supposons, suite à une amorce de calcul que tous ces tronçons sont tendus.(calcul effectué pour le premier pas). Seule, la membrure supérieure est comprimé et peut ivre, dans le cas d'une armature béton, supprimée si la résistance du béton est suffisante. fl est donc préferable d'inverser la charge c'est à dire d' utiliser la poutre dans l'autre sens, la convexité de la parabole tournée vers le haut de façon à avoir des segments de ligne brisée comprimés. Par suite la structure articulée remplit correctement la fonction d'armature béton articulée sans la présence de la ligne brisée convexe dont les segments comprimés sont maintenant remplacés par des bielles que l'on peut faire apparattre dans le béton. Figure 5. L'économie d'acier est appréciable en particulier par rapport au système triangulé, treillis du type DAVUM, FERT ou DFC. Cependant, dans une variante, les tronçons d'armature de la ligne brisée convexe ou encore des barres verticale aboutissant à tous les noeuds sont présents. Figure 4. Par ailleurs, une arcature treillis prévue pour résister à des charges normales à son axe dans les deux sens, est construite par symétrie. Figure 6 et 7. Réalisation de la poutre L'armature interne est de préférence emboutie d'une pièce. Des sections plus faibles permettent les articulations au sommet des quadrilatères ou des triangles. D'un point de vue pratique, les contours extérieurs de l'armature en haut et en bas seront continus, la continuité en particulier étant nécessaire pour faciliter la manipulation des armature lorsque celles-ci ont uns géométrie déformable, ce qui peut exister. De préférence, à l'intérieur d'une maille, il y a adhérence entre l'armature et la matière continue. Dans une variante, plusieurs armatures planes sont disposées parallèlement au flanc de la poutre ou à son plan médian et espacés régulièrement sur la longueur. Dans une autre variante, l'armature est en feuille, de la largeur de la poutre. Plusieurs variantes sont offertes dans le choix des matériaux composant le matériau composite qui a été présenté jusque-là comme étant similaire au béton armé, c'est à dire composé de béton et d'aciers. Â l'intérieur d'une maille, la matière continue est géneralement du béton qui est performant du point de vue résistance par rappoort au poids volumique. Dans une variante, il s'agit de béton englobant des billes de verre pour augmenter son taux de compression admissible. I1 est possible, dans une variante, d'utiliser des plastiques à hautes performances mécaniques. L'intérieur est également conçu comme pouvant titre composé de matière plastique éventuellement ajourée. Dans une variante, le matériau composite est constitué dune matière plastique continue et d'un maillage en fibre de verre. L'acier à haute résistance et haut module d'élasticité est envisagé pour restreindre les déformations. REVENDICATIONS 1. Structure linéaire articulée caractérisée en ce qu'elle est formée d'une ligne brisée convexe comportant Qes articulations à ses sommets, reliée d'une part, à une droite passant par ses extrémités par des barres perpendiculaires à celle-ci issues de chaque articulations et aboutissant à une articulation de la droite, et d'autre part, à une autre droite, parallèle à la première et située de l'autre côté par rapport à la ligne brisée, par un treiilis triangulé. 2. Structure linéaire articulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ligne brisée convexe admet une enveloppe passant par tous ses sommets, ayant une forme quasiparabolique. 3. Structure linéaire articulée selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les barres perpendiculaires aux droites et à l'axe de la structure, sont espacées régulibre- ment. 4. Structure linéaire articulée selon la revendication 3, caractérisée en ce que le treillis comprend des triangles isocèles ayant leur base égale au pas et située sur la droite.- 5. Structure linéaire articulée selon la revendication 3, caractérisée en ce que le treillis comprend des triangles isocèles dont les bases forment la ligne brisée convexe. 6. Structure linéaire articulée selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que le treillis est formé uniquement de triangles isocèles. 7. Structure linéaire articulée selon la revendication 6, caractérisée en ce que le côté extraie du premier triangle isocèle est perpendiculaire à l'axe de la structure. 8. Armature treillis destinée principalement à des poutres en béton caractérisée en ce qu'elle consiste en l'une des structures linéaires décrites selon les revendications 1 à 7, dans laquelle la ligne brisée convexe a été supprimée. 9. Armature treillis destinée principalement à des poutres en béton dont la structure est définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la droite passant par les extrémités de la ligne brisée parabolique a été supprimée de mflme que les barres de liaison perpendiculaires à celle-ci. 10. Structure articulée admettant un axe de symétrie longitudinal, composée de deux structures identiques définies selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, accolées bord à bord, selon l'une quelconque des deux possibilités et dont an a supprimé les barres situées sun l'axe de la structure finale.