Brevet FR2610021A1 — publié le 19880729

L'invention est relative à une charpente universelle. Elle trouvera notamment son application sur les chantiers de construction de bâtiments ou de travaux publics. Une charpente est une construction de soutien formée d'un assemblage de poutres et poteaux de support. Le bois qui était autrefois largement utilisé a fait place maintenant aux charpentes métalliques. Le role d'une charpente étant de résister a un ensemble de forces extérieures, elle est construite de telle sorte que les éléments qui la composent encaissent les contraintes les plus basses possibles avec une direction des efforts qui leur soient favorables. Il y a lieu également de réduire les déformations de la charpente sous l'action des forces exterieures, déformations qui prennent naissance en raison de l'élasticité des matériaux employés. Les métaux tels que l'acier sont géneralement utilises pour leur propriété mécanique et leur cout. Ils résistent parfaitement a la traction et à la compression. Les portées doivent etre cependant limitées pour éviter les phénomènes de flambage lors de la compression. C'est ainsi que sont apparues les ossatures triangulees. Il s'agit de structures formées d'un assemblage de barreaux articules a leurs extrémités. Dans le cas de la formation d'une poutre, on réalise plus particulièrement un longeron supérieur et un longeron inférieur, tous deux reliés par des traverses droites ou obliques. Tout effort appliqué à la poutre dans sa partie centrale en porte-å-faux se traduit par une compression du longeron supérieur et une traction du longeron inférieur. Aucune déformation des deux longerons n'est rencontrée en raison de la présence des traverses qui maintiennent les deux longerons avec un écart constant. La présence des articulations à chaque extrémité des barreaux fait qu'aucun d'eux ne puisse subir de flexion et ils travaillent tous dans des conditions optimum. En res-ectant une symétrie de construction, il est possible d'éviter que les barreaux ne subissent d'efforts de torsion. Dans la pratique, ce type de structure est réalisé a l'aide de profilés fixés à l'aide de rivets, boulons ou soudure et spécialement construits pour une application donnée. En effet, deux paramètres doivent guider le constructeur dans ses choix de charpente. Tout d'abord, il faut faire intervenir les dimensions de l'appui. du porte-à-faux, de la taille du support ou autres. Il faut que la structure puisse très précisément reposer sur les points d'appui et s'appliquer à l'endroit ou la charge doit étre soutenue. Selon chaque cas d'espéces, il convient de fabriquer une charpente aux dimensions adaptées. Ensuite, la résistance de la charpente qui est fonction de son moment d'inertie doit etre calculée pour répondre à la contrainte, ceci dans le respect des normes de sécurité. Il est possible d'aJuster le moment d'inertie d'une structure telle qu'une poutre soit en modifiant sa géométrie ou soit en accroissant la section des profilés utilisés. En écartant le longeron Inférieur et supérieur, on augmente le moment d'inertie de la poutre. ceci à section de profilé constante. Dans le cas de la construction de certaines charpentes provisoires telles que les échafaudages, il est lnteressant de pouvoir modifier les dimensions de la charpente à volonté selon les configurations rencontrées. A cet effet, on utilise pour la construction des jeux de barres métalliques et des systemes d'attaches qui permettent de lier les différentes barres. Les barres peuvent etre fixées à un niveau quelconque de leur longueur, ce qui permet d'adapter très précisément les dimensions de la construction aux nécessités. Du fait qu'il n'y a pas de possibilité de rotation au niveau des points de fixation, les barres peuvent travailler å la flexion et des contraintes résiduelles peuvent ëtre crées au moment de la construction.Dans ces conditions, les matériaux ne sont pas exploités au mieux et la structure est lourde par rapport aux efforts qu'elle est susceptible de supporter. Le but principal de la présente invention est de présenter une charpente universelle qui puisse s'adapter à tout type de configuration, en particulier ces dimensions peuvent être adaptées aux circonstances et sa résistarce mécanique peut également être modulée pour supporter des efforts variables. De plus, les éléments d'assemblage sont démontables ce qui permet également d'appliquer la charpente universelle de la présente invention aux constructions provisoires. La structure de la charpente est du type à ossature triangulée, c'est-à-dire que les matériaux sont utilisés au mieux de leur propriété mécanique. Seuls des efforts de traction et compression sont rencontrés et l'emploi de matériaux métalliques de type standard peut parfaitement etre envisagé. La charpente universelle de la présente invention peut étre du type "deux dimensions" c'est-à-dire construite pour résister a un ensemble d'efforts appartenant à un plan unique, ou du type "trois dimensions", c'est-à-dire susceptible de résister à des efforts dirigés dans toutes directions Sur le plan économique, l'emploi de matériaux profilés standards permet d'abaisser sensiblement les couts de fabrication et permet ainsi une large diffusion de l'invention. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. La charpente universelle qui trouvera notamment son application sur les chantiers de construction de batiments ou de travaux publics composée d'une structure à ossature triangulee formee d'un assemblage de barreaux articulés au niveau de leur liaison amovible, caractérisée par le fait qu'elle présente des moyens d'adaptation de ses dimensions et moments d'inertie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée de dessins en annexe parmi lesquels: - la figure 1 illustre une structure à ossature triangulée. - la figure 2 représente une charpente a double moment d'inertie, - la figure 3 représente une charpente universelle du type "trois dimensions", - la figure 4 représente un premier mode de construction d'un barreau selon la présente invention, - la figure 5 illustre en vue de détail les moyens d'ajustement discrets de la longueur du barreau de la figure 4, - la figure 6 représente en vue de coupe sectionnelle les moyens de fixation discrets de la figure 5, - la figure 7 représente les moyens continus d'ajustement de la longueur du barreau de la figure i, - la figure 8 illustre un second mode de réalisation préférentiel des barreaux de la charpente universelle de la présente invention, - la figure 9 représente les moyens d'aJustement discrets de la longueur du barreau de la figure 8, - la figure 10 représente en vue de coupe sectionnelle les moyens d'ajustement discrets de la longueur du barreau de la figure 9, - la figure 11 schématise les moyens continus d'ajustement de la longueur du barreau de la figure 8. La présente invention vise une charpente universelle qui trouvera notamment son application sur les chantiers de construction de bâtiments ou de travaux publics. On connaît de longues dates la nécessité d'utilisation de charpentes qui constituent dans une construction l'élément résistant sur lequel se reportent les efforts. Dans une charpente, on distingue les colonnes, ou piliers qui sont de construction verticale et les poutres obliques ou horizontales. Leur structure est identique seule leur mise en place les distingue. Parmi les différents types de structures susceptibles d'etre utilisées pour construire 1 ossature des charpentes, le type triangulé présente de nombreux avantages. Cette structure est composée d'un ensemble de barreaux assemblés à leur extrémité par l'intermédiaire d'une liaison articulée. En respectant une certaine symétrie de construction, les barreaux ne sont soumis qu'à des forces de compression ou de traction c'est-à-dire en ce qui concerne les constructions métalliques, le type de contraintes qu'ils sont aptes à encaisser. Traditionnellement, les ossatures triangulées sont confectionnées à partir de fers profilés découpés sur mesures et assemblés au moyen de rivets, boulons ou soudure. Les différents barreaux sont découpés sur mesures pour former le pilier ou la poutre de dimension désirée. En outre, le moment d'inertie de 1 ensemble doit être adapté à l'effort à supporter. Le choix de la section des profilés ainsi que la géométrie de construction doivent être faits après détermination des contraintes à supporter. Etant donné la specificité de ce type de construction, seules les charpentes définitives sont construites avec ce type de structure. Les charpentes provisoires telles que celles rencontrées pour l'édification d'échafaudages font appel à des tubes et des dispositifs d'assemblage de tubes au carré. Les tubes peuvent ainsi etre liés entre eux à angle droit et donc doivent etre à meme à supporter des contraintes de flexion voire de torsion. Ce type de structure est lourde par rapport aux efforts qu elle est susceptible de soutenir. Son seul avantage est d'étre démontable et de faire appel pour sa construction à des éléments standards. La charpente universelle de la présente invention se classe dans la catégorie des ossatures triangulées, c'est-à-dire qu'elle est formée d'un assemblage de barreaux articulés au niveau de leur liaison. La figure 1 schématise une poutre 1 à ossature triangulée, toutefois ce mode de construction aurait également pu etre envisage pour la réalisation d'un pilier. Les barreaux 2 sont articulés au niveau de leur liaison mutuelle 3 et donc ne subissent que des efforts de traction ou compression. Selon la caractéristique principale de l'invention, la charpente présente des moyens d'adaptation de ses dimensions et moments d'inertie. Ainsi, quel que soit l'écartement entre les points d'appui 4 et 5 rencontres, la poutre 1 de la présente invention pourra etre allongée ou raccourcie de façon continue pour s'adapter très précisément aux valeurs rencontrées. De même en ce qui concerne le moment d'inertie, celui-ci pourra etre ajuste afin que la structure puisse résister aux contraintes à supporter. En choisissant pour la fixation des barreaux 2 des assemblages 3 amovibles, la charpente universelle de la présente invention pourra etre construite et démontée pour former une ossature provisoire à structure triangulée c'est-à-dire qui jouit d'excellentes propriétés de résistance aux efforts. La figure 2 représente une poutre 1 en perspective qui comprend deux faces latérales 6 et 7 à structure triangulée, alors que les faces supérieure 8 et inférieure 9 sont uniquement formées d'un assemblage de barreaux 2 traversiers. Ce type de structure résiste bien aux efforts verticaux. La figure 3 représente en perspective une poutre 1 dont toutes les faces 6, 7, 8 et 9 sont confectionnées par une structure du type triangulée. Ce type de poutre peut parfaitement resister tant aux efforts verticaux qu'horizontaux. Les moyens d'adaptation du dimensionnement et moment d'inertie de la charpente se présentent sous la forme de barreau 2 dont la longueur est aJustable. a figure 4 illustre un premier mode de réalisation d'un tel barreau 2. Les avantages de ce type de construction sont multiples car non seulement il est possible d'affiner très précisément les dimensions et moments d'inertie de la charpente finale, mais également il est possible de n'utiliser qu'un type de barreau pour la confection totale de la charpente. En effet, grâce à l'allongement des barreaux 2 possible, le mème type de barreau peut être utilisé aussi bien pour former la diagonale de la structure triangulée que pour former les éléments traversiers ou longitudinaux. Selon l'invention, les barreaux 2 présentent des moyens d'ajustement de leur longueur discrets et continus. Les éléments de charpente (barreaux) peuvent être de moment d'inertie variable selon leur longueur et la disposition des efforts supportés par la chapente. Le corps 10 du barreau est formé d'une paire d'éléments 71 et 12 juxtaposés et dotés de plusieurs points de fixation 13. Dans l'exemple choisi ici, le corps 10 du barreau 2 est formé de deux éléments 11 et 12 tubulaires télescopiques emmanchés l'un dans l'autre. Telles qu'illustrées à la figure 5, les pièces 11 et 12 sont percées régulièrement par des alésages 13, ce qui permet d'ajuster la longueur de l'ensemble, de façon discrète par le choix du positionnement des boulons traversiers 14 fixant les pièces 11 et 12 ensembles tel que cela est illustré à la figure 6. De préférence, les boulons traversiers 14 et alésages 13 sont ajustés. Le réglage discret de la longueur du barreau 12 s'obtient de façon approchée par le réglage de la longueur du corps 10 du dit barreau 2. L'ajustement fin de la longueur du barreau 2 est réalisé grâce aux moyens continus d'ajustement qui sont formés par un dispositif à vis 15 tel qu'illustré à la figure 7 disposé à l'extrémité du barreau 2. Ce dispositif à vis 15 comprend une vis 16 solidaire de la patte d'attache extrême 17 et un écrou 18 est fixé a l'extrémité du corps 10. Par rotation de la tige filetée 16, on peut plus ou moins enfoncer celle-ci à l'intérieur du corps tubulaire 10 du barreau 2 pour régler l'entraxe du dit barreau. Il faut remarquer que la précision du réglage en longueur est égale à la moitié du pas du filet de la tige filetée 16. En adoptant un pas fin, la précision est amplement suffisante. Pour permettre un réglage continu de la longueur du barreau depuis une valeur minimum correspondant à une pénétration profonde de l'élément 11 à l'intérieur de l'élément 12 du corps 10 du barreau jusqu'à une valeur maximale de la longueur du dit barreau correspondant au contraire à une sortie extrême de l'élément 11 par rapport à l'élément 12, la longueur du filetage de la tige 16 doit au moins correspondre à l'écartement existant entre les différents alésages 13. La figure 8 illustre un second mode de réalisation du barreau 2. Selon cette conception, le corps 10 du barreau 2 est formé d'un assemblage de deux corniéres en L il et 12 régulièrement percees par des alésages 13 tels qu'illustrés à la figure 9 et qui sont assemblés au moyen de boulons 14 tels qu'illustrés à la figure 10. De même que dans la réalisation précédente, la longueur du corps 10 du barreau 2 peut etre ajustée par déplacement des boulons de fixation 14 de telle sorte qu'il y pit un réglage approximatif de la longueur du barreau 2 par rapport aux besoins. L'ajustement fin de la longueur s'obtient au moyen d'un dispositif à vis 15 tel qu'illustré à la figure 11 place à l'extrémité du barreau 2 et qui est formé d'une vis 16 solidaire de la patte d'attache 17 et qui est vissée dans un écrou 18 fixé à l'extrémité du corps 10 du barreau 2. En raison de cette possibilité d'ajustement fin de la longueur du barreau 2, il est possible lors de la construction de la charpente de modifier quelque peu la longueur des différents barreaux pour que par exemple la construction présente dès l'origine une contre-flèche. On pourrait également munir chaque extrémité du barreau 2 d'un dispositif de réglage de la longueur à vis 15. En employant des pas de vis inversés pour chaque extrémité, la rotation du corps central permettrait de modifier la géométrie de la charpente après montage. Bien que tous types de matériaux pourraient etre utilises pour la construction de la charpente universelle de la présente invention, les constructions métalliques mécano-soudées seront préférées avec un choix judicieux des aciers en fonction des contraintes à supporter. D'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l Homme de l'Art, auraient également pu etre envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Charpente universelle qui trouvera notamment son application sur les chantiers de construction de bâtiments ou de travaux publics dont la structure composée de piliers ou poutres est à ossature triangulée formée d'un assemblage de barreaux (2) articulés au niveau de leur liaison, caractérisée par le fait qu'elle présente des moyens d'adaptation de ses dimensions et moments d'inertie. 2. Charpente universelle selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens se présentent sous la forme de barreaux (2) dont la longueur est ajustable. 3. Charpente universelle selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les barreaux (2) présentent des moyens d aJustement discrets et continus. 4. Charpente universelle selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les moyens d'ajustement discrets sont formés par le corps (10) du barreau (2) composé d'une paire d'éléments (111 et (12) juxtaposés dotés de plusieurs points (13) de fixation. 5. Charpente universelle selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les éléments (11) et (12) du corps (10) du barreau (2) sont télescopiques. 6. Charpente universelle selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les moyens continus d'ajustement sont formés par un dispositif à vis (15) composé d'une tige filetée (16) solidaire de la patte d'attache (17) et d'un écrou (18) fixé à l'extrémité du corps (10) du barreau (2). 7. Charpente universelle selon la revendication i, caractérisée par le fait que la fixation des éléments (11) et (12) du corps (10) du barreau (2] est formée par des boulons traversiers (14) et d'un ensemble d'alésages (13 > réguliàrement espacés le long des éléments (11) et (12). 8. Charpente universelle selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les boulons traversiers (14) et alésages (13) sont ajustés. 9. Charpente universelle selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la longueur du filetage de la tige filetée (16) du dispositif à vis (15) est au moins supérieure à l'écartement existant entre les alésages (13) des éléments (11) et. (12) du barreau (2). 10. Charpente universelle selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les éléments (11) et (12) du corps (10) du barreau (2) présentent un profil en forme de L ou tubulaire.