Brevet FR2585393A1 — publié le 19870130

La présente invention concerne d'une façon générale les charpentes en bois et les poutres utilisées pour leur construction et elle est plus particulièrement relative à leur renforcement. On connais déJà le procédé de réfection des parties affaiblies des poutres de charpentes anciennes attaquées par la pourriture ou par les insectes parasites du bois qui consiste, comme décrit en particulier dans le brevet fran çais BETA nO 72/5501, à introduire dans la partie détériorée, dans des trous percés à cet effet, des tiges en un matériau rigide, et à injecter dans ces trous une résine synthétique polymérisable qui imprègne le bois poreux et forme avec celui-ci en durcissant une masse homogène fortement liée auxdites tiges qui assurent la liaison avec une partie saine des bois dans laquelle elles s'étendent partiellement. Ce procédé, qui donne des résultats tout à fait satisfaisants, a trouvé un grand développement pour la réfection des charpentes de nombreux monuments anciens. On a rencontré récemment de nouveaux problèmes dans des charpentes modernes réalisées au moyen de la technique du lamellé-collé, qui permet de réaliser des charpentes ayant des portées bien supérieures à celles qui sont possibles avec des poutres en bois classiques. On sait que ces charpentes sont réalisées au moyen de poutres "artificielles" formées de lames de bois collées à plat les unes sur les autres et pouvant ainsi atteindre de grandes longueurs, souvent avec des formes courbes. Bien que les poutres ainsi réalisées présentent une résistance élevée, on a remarqué dans certaines installations de grande portée qutil se produisait des fissurations longitudinales des plans de collage et parfois même du bois. Dans d'autres charpentes utilisant des poutres conventionnelles, on a pu constater des fissurations longitudinales du bois, dans certains cas où la section de la poutre était trop faible, eu égard aux charges appliquées créant un moment de flexion. L'invention a pour but de remédier à ces défauts en réalisant une poutre ou autre élément pour charpente, ayant une résistance renforcée à la flexion, à la fissuration longitudinale, et au flambage ainsi qu'un procédé pour renforcer la résistance à la flexion et/ou à la fissuration d'une poutre ou autre élément sain d'une charpente existante mais présentant des signes de faiblesse ou en vue de l'application sur celui-ci d'une charge supplémentaire susceptible d'excéder sa résistance nominale. L'invention a pour objet à cet effet une poutre ou autre élément pour charpente caractérisé en ce qu il comprend dans un plans longitudinal médian une armature intérieure rigide, indéformable dans ce même plan. Suivant une autre caractéristique, ladite armature comprend en combinaison des entretoises obliques orientées alternativement en sens inverse entre deux de ses faces opposées, et au moins un longeron encastré dans au moins l'une desdites faces, lesdites entretoises et le ou lesdits longerons étant liés à ladite poutre ou autre élément. Suivant une autre caractéristique de l'invention les longerons sont encastrés dans des gorges longitudinales ménagées dans lesdites faces opposées et sont liés à la poutre au autre élément au moyen d'une résine polymérisable. Suivant encore une autre caractéristique, lesdites entretoises sont disposées dans des trous sur-dimensionnés débouchant dans lesdites gorges dans lesquels elles sont liées à la poutre ou autre élément au moyen d'une résine polymérisable. De préférence une lame de bois est collée de façon à fermer chacune desdites gorges. Suivant un mode de réalisation lesdits longerons et les entretoises sont constitués par des tiges ou des barres rigides en métal, en résine armée de fibres de verre, ou autre, présentant une résistance élevée au cisaillement. D'une façon avantageuse, les extrémités des entretoises adjacentes se croisent au voisinage desdites gorges. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, les entretoises orientées en sens inverse sont disposées dans deux plans parallèles de part et d'autre du plan longitudinal médian de la poutre, et adjacents à celui-ci. Dans une variante, les trous de logement des entretoises sont disposés dans un seul et même plan longitudinal et les entretoises sont constituées par un élément souple continu s'étendant dans lesdits trous, successivement et immobilisé dans ceux-ci au moyen de la même résine. Les extrémités des entretoises sont avantageusement repliées dans les gorges dans lesquelles sont disposés le ou les organes de renforcement longitudinaux et sont noyées dans la résine remplissant lesdites gorges. On comprend que grâce à cet agencement on réalise à l'intérieur de la poutre ou autre élément une armature rigide indéformable dans son plan et qui est intimement liée à la poutre. La résine utilisée pour lier l'armature à la poutre est de préférence une résine époxy. La poutre, ou autre élément de charpente est en bois massif ou en bois lamellé-collé. L'invention a également pour objet un procédé pour renforcer des poutres ou autres éléments de charpente en bois massif ou en bois lamellé-collé, caractérisé en ce qu'on forme in situ dans un plan longitudinal médian de ladite poutre une armature rigide indéformable dans ce plan. Suivant une autre caractéristique on creuse une gorge longitudinale dans au moins une face laterale de la poutre et de préférence dans deux de ses faces opposées, on perce des trous traversants obliques entre lesdites faces, ces trous étant orientés alternativement en sens inverse, on introduit dans lesdits trous des entretoises rigides ayant une section inférieure à celle des trous, on dispose des organes longitudinaux rigides dans lesdites gorges et on remplit ces dernières et lesdits trous par injection d'une résine polymérisable présentant de bonnes propriétés d'adhérence sur le bois. De préférence on colle ensuite une lame de bois de façon à couvrir lesdites gorges. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue partielle en perspective éclatée d'une poutre classique en bois pour charpente, à laquelle est appliquée l'invention. La figure 2 est une vue en section suivant la ligne II-II de 1a figure 1. La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, d'une poutre en bois lamellé-collé comportant une armature intérieure rigide indéformable suivant une première variante de l'invention. La figure 4 est une vue en élévation latérale d'une seconde variante appliquée à une poutre en bois lamellé-collé. La figure 5 est une vue en bout de la figure 4 avec arrachement partiel. En se référant aux figures 1 et 2 on a représenté partiellement une poutre classique en bois massif par exemple pour charpente, désignée dans son ensemble par la référence 1, à laquelle est appliquée l'invention. La poutre 1, de section rectangulaire suivant l'exemple représenté, comporte dans deux de ses faces opposées une gorge longitudinale médiane 2 et des trous traversants 3 percés obliquement et reliant entre eux les fonds des gorges 2, les trous adjacents étant orientés alternativement en sens inverse; une inclinaison des trous 3 d'environ 450 par rapport à l'axe longitudinal de la poutre est tout à fait appropriée. Dans chaque trou oblique 3 est disposée une entretoise rigide 4 ayant une section plus petite que celle du trou 3 afin de laisser subsister entre elle et la paroi du trou 3 un petit intervalle (figure 2) dans lequel est injectée une résine polymérisable 5 ayant une bonne adhérence sur le bois, de préférence une résine époxy. Dans chaque gorge 2 est disposé un organe longitudinal rigide 6. De préférence les trous 3 sont un peu décalés latéralement, alternativement d'un côté et de l'autre de l'axe longitudinal X-X de la poutre et l'organe 6 est disposé entre les extrémités des entretoises 4 affleurant le fond des gorges 2, et ces dernières sont remplies d'une résine époxy 7 identique à celle remplissant les trous 3. Il est enfin prévu une lame de bois 8 de même largeur que les faces de la poutre dans lequelles sont creusées les gorges, et collée de façon à couvrir et cacher chaque gorge et la résine la remplissant. Ce collage peut avantageusement être réalisé au moyen de la résine 7, avant sa polymérisation. On comprend que l'ensemble réalise ainsi une armature disposée dans un plan longitudinal médian de la poutre, dont les organes 6 constituent les longerons reliés entre eux par les entretoises 4, par l'intermédiaire de la résine 5, 7 qui assure également la liaison de l'armature avec le bois. Les organes 6 et les entretoises 4 peuvent être des tiges de métal, mais sont de préférence des éléments en résine armée de fibres de verre. Cette armature présente une configuration analogue à celle d'une poutrelle métallique. La figure 3 montre une variante de l'invention appliquée à une poutre en bois lamellé-co'lé, les parties identiques à celles de la figure 1 étant désignées par les mêmes références. Dans cette variante les extrémités 15 des entretoises 14 s'étendent à l'extérieur des trous 3 et sont coudées de façon à reposer à plat sur le fond des gorges 2 sur lequel elles sont fixées, par exemple au moyen de cavaliers 9. Dans cet exemple il est prévu deux longerons 16 dans chaque gorge longitudinale de la poutre. Dans l'exemple des figures 4 et 5, les extrémités des entretoises 24 s'étendent au dela des trous 3 et font saillie dans les gorges 2 et sont ainsi entièrement noyées dans la résine 7 entre trois longerons 26 disposés parallèlement dans les gorges. On comprend également qu'il est facile de réaliser une armature telle que décrite ci-dessus aussi bien sur des poutres séparées, libres, que sur des poutres appartenant à une charpente existante, en vue de la renforcer, même dans le cas de poutre en lamellé-collé ayant une forme incurvée, les longerons pouvant être préformés. Enfin, dans le cas d'une charpente existante, il est également possible de n'appliquer une telle armature que sur une partie seulement d'une poutre en place qui présenterait une défaillance ou dans laquelle apparaitrait localement une amorce de fissuration. Ce procédé de renforcement, ou de réparation sur place suivant l'invention ne nécessite pas d'être décrit séparément, du fait qutil ressort explicitement de ce qui précède. Enfin, l'application d'une armature à une poutre, suivant l'invention permet également de réaliser une charpente avec des éléments ayant une section notablement plus faible que celle qui serait nécessaire, à charge égale, pour des poutres classiques. Dans une variante, non représentée, les entretoises peuvent être disposées en X. Dans une autre variante encore, les entretoises peuvent être constituées par un câble souple continu enfilé dans les trous successifs. REVENDICATIONS 1. Poutre ou autre élément pour charpente ou autre construction, en bois massif ou en bois lamellé-collé, caractérisé-en ce qu'il comprend, dans un plan longitudinal médian, une armature intérieure rigide (4, 6, 5, 7, 14, 16, 24, 26) indéformable dans ce même plan liée à la poutre. 2. Poutre suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite armature comprend en combinaison des entretoises obliques (4, 14, 24) orientées alternativement en sens inverse entre deux de ses faces opposées, et au moins un longeron (6, 16, 26) encastré dans au moins l'une desdites faces, lesdites entretoises (4, 14, 24) et le ou lesdits longerons étant liés à ladite poutre et entre eux au moyen d'une résine polymérisable (51. 3. Poutre suivant la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits longerons (6, 16, 26) sont encastrés dans des gorges longitudinales (2) ménagées dans lesdites faces opposées et remplies de résine (7). 4. Poutre suivant la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites entretoises (4, 14, 24) sont disposées dans des trous surdimensionnés (3) débouchant dans lesdites gorges (2)- et dans lesquels elles sont liées au moyen d'une résine polymérisable. 5. Poutre suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'une lame de bois (8) est collée sur chaque gorge (2). 6. Poutre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les longerons (6, 16, 26) et les entretoises (4, 14, 24) sont constitués par des tiges ou des barres en métal, en résine armée de fibres de verre, ou autre matériau ayant une résistance élevée au cisaillement. 7. Poutre suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les entretoises (4, 14, 24) se croisent, de préférence au voisinage du fond des gorges (2). 8. Poutre suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les trous (3) logeant les entretoises (4) sont disposés dans le plan longitudinal médian de la poutre. 9. Poutre suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les trous (3) logeant les entretoises (4) sont disposés dans deux plans parallèles de part et d'autre du plan longitudinal médian de la poutre et adjacents à celui-ci. 10. Poutre suivant l'une ou l'autre des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que les extrémités (15) des entretoises (14) sont coudées et s'étendent parallèlement sur le fondde la gorge (2) sur lequel elles sont fixées au moyen d'agrafes (9). 11. Poutre suivant l'une ou l'autre des revendications 8 ou 9 caractérisée en ce que les extrémités des entretoises (24) font saillie dans les gorges (2). 12. Poutre suivant l'une ou l'autre des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que les entretoises sont constituées par un câble souple continu tendu dans les trous successifs (3). 13. Poutre suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les entretoises (4, 14, 24) forment un angle d'environ 450 avec l'axe longitudinal de la poutre. 14. Poutre suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite armature comporte plusieurs longerons (16, 26) dans chaque gorge (2). 15. Poutre suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la résine est une résine époxy. 16. Procédé pour renforcer une poutre ou autre élément de construction, notamment pour charpente en bois massif ou lamellé-collé, caractérisé en ce qu'on forme une gorge longitudinale (2) dans deux faces opposées de la poutre, on perce des trous obliques traversants (3) orientés alternativement en sens inverse débouchant dans le fond desdites gorges, on introduit des entretoises (4) dans les trous (3), on dispose des longerons (6) dans les gorges (2) et on remplit ces dernières ainsi que les trous (3) avec une résine époxy, formant ainsi une armature dont les éléments sont liés entre eux et au bois par la résine.