Brevet FR2612576A1 — publié le 19880923

L'invention concerne une chape adaptable à des tubes de différents diamètres et épaisseurs, ladite chape comportant deux bras solidaires d'un pied prévu pour être fixé à l'extrémité d'un tube. I1 est connu de réaliser tout ou partie de bâtiment à l'aide de structures réticulées spatiales. Ces structures sont des systèmes constructifs dans lesquels les sollicitations, résultant des diverses contraintes qui leur sont appliquées, cheminent suivant un réseau constitué de barres. L'ensemble de ces barres, formant une résille dont les noeuds sont situés sur une surface plane ou courbe, constitue une nappe. Une structure à deux nappes comporte des barres reliant les noeuds de chacune des nappes. Afin d'éviter la fabrication in situ des noeuds par soudure directe des extrémités des barres, on réalise en atelier des noeuds d'assemblage présentant des ailettes dont les plans sont orientés dans des directions définies et sur lesquelles on fixe les barres par l'intermédiaire de chapes qui sont soit formées directement par aplatissement des extrémités desdites barres tubulaires, soit soudées auxdites extrémités. Lorsque les noeuds appartiennent à deux nappes, les plans des ailettes ne sont généralement pas parallèles et les chapes équipant les extrémités d'une même barre doivent être orientées dans des plans différents. L'utilisation de chapes formées directement par les extrémités de la barre pose de difficiles problèmes d'orientation, aussi est-il préféré des chapes rapportées, qui sont soudées aux extrémités. La chape présente alors une base cylindrique qui s'engage dans la barre ou se pose sur le bord de celle-ci, elle est alors soudée de manière que le plan de ses bras fasse l'angle voulu par rapport à celui des bras de la chape équipant l'autre extrémité. Ce type de chape est satisfaisant dans la mesure où toutes les barres de la structure ont un même diamètre, car elles peuvent alors être fabriquées en série importante par moulage ou forgeage. Ce n'est généralement pas le cas, car les efforts transitant par les différentes barres et noeuds sont sensiblement différents, et il est nécessaire pour optimiser la structure et ne pas augmenter inutilement la charge statique, d'utiliser des diamètres de barre et des épaisseurs de paroi correspondant effectivement aux efforts à passer. Ceci conduit à une diversité relativement grande de dimensions qui ne permet plus la fabrication en série, donc économique des chapes. L'invention vise à la réalisation d'une chape adaptable à une large gamme de diamètres de tube et permettant un positionnementprécis tant en longueur qu'en orientation. La chape selon l'invention, est remarquable en ce que le pied de la chape a une forme tronconique dont la grande base porte les bras de la chape, la surface latérale tronconique de la base étant prévue pour pénétrer dans l'extrémité ouverte d'un tube avec lequel elle est solidarisée. Selon une autre forme de réalisation, la chape est formée de deux éléments identiques, comprenant chacun un bras et une moitié de pied formant un demi-tronc de cône, les bords étant dans un plan parallèle au plan de la face intérieure du bras de chape, la hauteur des bords pouvant être réduite de manière à adapter la distance séparant les surfaces intérieures des deux bras à l'épaisseur de l'ailette du noeud d'assemblage, les deux éléments étant assemblés selon au moins un bord. Les explications et figures données ci-après, à titre d'exemples, permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en coupe par le plan de symétrie perpendiculaire aux bras d'une chape selon une forme de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe selon le plan de symétrie parallèle aux plans des bras de la chape de la figure 1. La figure 3 est une vue de dessous de la chape selon les figures 1 et 2. La figure 4 est une vue latérale en coupe partielle d'une deuxième forme de réalisation d'une chape. La figure 5 est une vue de dessous en coupe partielle de la chape selon la figure 4. La figure 6 est une vue de face de la chape selon la figure 4. La figure 7 est une vue en perspective d'un des deux éléments formant la chape selon la figure 4. La figure 8 est une vue en coupe d'un autre exemple de réalisation. Selon un exemple de réalisation de l'invention, la chape (figures 1, 2) montée à l'extrémité d'une barre tubulaire, comporte deux bras 1, 2 dans lesquels sont ou seront percés au moins deux trous coaxiaux 3, 4 destinés à recevoir des moyens de fixation 5 à l'ailette 6 d'un noeud d'assemblage. Les bras 1, 2 sont solidaires d'un pied 7 qui, selon une caractéristique de l'invention, présente une forme tronconique. La grande base du tronc de cône porte les bras 1 et 2 qui sont dans deux plans parallèles entre eux et parallèles à l'axe du tronc de cône. La surface latérale tronconique du pied est .susceptible de s'appliquer contre les bords de l'extrémité de tubes T formant les barres dont le rapport des diamètres est de l'ordre de 1,6 environ. De préférence, l'angle au sommet de la partie tronconique est compris entre 60 et 900 environ. Selon la forme de réalisation représentée figures 1-3, le pied de la chape est creux et ouvert selon la petite base du tronc de cône. L'épaisseur de la paroi est déterminée pour présenter une résistance mécanique suffisante aux efforts de traction et de compression et pour permettre sa jonction avec l'extrémité de la barre tubulaire sans nécessiter de précautions particulières, telles qu'ébavurage de l'extrémité du tube après coupe, ou préchauffage du. pied avant soudure. Afin de renforcer la résistance aux efforts mécaniques tout en conservant une épaisseur de parois relativement faible, on prévoit éventuellement, à l'intérieur du pied, des nervures 8. Les tolérances que l'on peut obtenir sur la longueur de tubes coupés industriellement sont d'autant plus larges que les cadences sont plus importantes. La perpendicularité de la coupe est également affectée par la cadence et la coupe n'est pas rigoureusement perpendiculaire à l'axe de la barre ce qui crée des difficultés lors de l'alignement de l'axe de la chape avec l'axe du tube. La précision obtenue sur la longueur de la barre est au mieux de l'ordre du millimètre. On ne peut espérer une meilleure précision lors de la soudure des chapes. Or, les structures à assemblages boulonnées travaillant en traction, ne peuvent se monter correctement que si les barres sont réalisées avec une tolérance, sur la longueur, chapes comprises, très réduite (de l'ordre de 0,2 mm), les noeuds devant être réalisés avec cette même tolérance. Le pied conique de la chape rentre dans l'extrémité du tube, et déforme sous l'action d'une force de compression inférieure à la limite élastique du matériau, le rebord intérieur du tube, permettant ainsi une correction de longueur de l'ordre du demi-millimètre par chape. Pour des valeurs plus importantes de correction et notamment en cas de coupe non perpendiculaire, il est nécessaire de procéder à un enfoncement plus important pouvant amener un évasement du tube. Dans ce cas, les efforts exercés sur les chapes engendrent sur le tube des forces de compression importantes qui risquent de provoquer son flambage. Afin de limiter la puissance des presses utilisées pour monter les chapes et, par suite, d'éviter tout flambage, on prévoit, selon une caractéristique de l'invention, selon au moins une génératrice extérieure du tronc de cône formant le pied, une saillie 9 et de préférence deux saillies diamétralement opposées. L'exemple de réalisation, représenté figures 1 à 3 montre quatre saillies 9 disposées orthogonalement et de préférence selon les mêmes génératrices que celles qui portent les nervures 8. Le rôle des saillies ressortira mieux du procédé de montage des chapes à l'extrémité des barres qui va être ci-après décrit. La barre, brute de coupe, c'est-à-dire non ébavurée et présentant un défaut de perpendicularité de coupe est placée dans un dispositif de montage des chapes et de réglage de longueur comportant un bâti aux extrémités duquel sont disposés des plateaux, mobiles selon l'axe longitudinal du bâti, pourvus de moyens de blocage des chapes. Au moins l'un des plateaux peut être positionné angulairement. Les plateaux sont actionnés par des vérins. Les chapes, dont les trous 3, 4 ne sont pas encore percés, sont placées dans les moyens de blocage et le plateau de positionnement angulaire est réglé à l'angle désiré. On manoeuvre les vérins de manière que les saillies des pieds de chape viennent en prise dans les extrémités du tube.Les chapes sont enfoncées dans les extrémités du tube jusqu'à obtenir une longueur hors tout de la barre égale à celle déterminée théoriquement. Cette longueur théorique est obtenue à mieux du millimètre. Avant le démontage, on procède à la fixation au moins provisoire des chapes sur la barre. Les opérations de fixation définitives peuvent être achevées sur un poste de travail séparé. Après la fixation définitive des chapes, on pointe les centres des trous 3, 4 de fixation et on les perce. La précision obtenue entre les centres des trous des chapes d'extrémité est supérieure à celle exigée pour ce type d'assemblage. Les saillies, disposées à la périphérie du pied tronconique, permettent une coopération intime du tube et du pied par déformation plastique des éléments en regard. Les déformations, n'intéressant que des secteurs de tube de faibles étendues, sont obtenues pour des forces de compression axiales de faibles valeurs. Le dispositif de montage des chapes et de réglage de longueur peut alors être actionné par des vérins de faible puissance, c qui élimine tout risque de flambage du tube. Les saillies permettent également de rattraper les écarts de diamètre ainsi que les éventuelles variations d'épaisseur des tubes. Les chapes ci-dessus décrites sont réalisées en une seule pièce,par exemple,par moulage. La technique de fabrication est adaptée au matériau constituant la chape, celui-ci pouvant être un métal ou un matériau plastique synthétique. Selon une deuxième forme de réalisation de l'invention, telle que représentée sur les figures 4 à 7, la chape est formée de deux éléments 10A et lOB identiques qui comprennent chacun un bras 11A et 11B et une moitié de pied 12A, 12B formant un demi-tronc de cône. Les figures 6 et 7 montrent une vue de face c'est-à-dire extérieure de l'élément 10A et une vue intérieure en perspective de ce même élément. Les éléments lOA, lOB formant les chapes sont obtenus par matriçage ou par moulage selon la nature du matériau utilisé. Il est prévu au moins une saillie 13A, 13B disposée selon une génératrice de la surface courbe extérieure du demi-pied 12A, 12B et au moins une nervure 14A, 14B à l'intérieur dudit demi-pied. Selon une forme de réalisation non représentée, des saillies sont formées, vers l'extérieur, le long des bords (l5A, 16A; 15B, 16B) par une ligne de bavure provenant du matriçage ou du moulage. Lors de l'assemblage de deux éléments pour former la chape, les bords 15A et 16A d'un élément 10A sont mis en contact avec les bords correspondants 15B, 16B de l'autre élément lOB, ainsi que les bords 17A, 17B situés à la base des bras 71A, 11B. Les deux éléments sont alors solidarisés par soudage, collage ou autre procédé. Les bords 15A, 16A, 17A; 15B, 16B, 17B sont dans un plan P sensiblement parallèle au plan de la face intérieure 18A, 18B du bras de chape. La distance d séparant lesdits deux plans est telle qu'après assemblage des deux éléments 10A, 10B, la distance séparant les surfaces intérieures 18A, 18B des deux bras s'adapte à l'épaisseur de l'ailette du neeud d'assemblage dont la résistance correspond à celle aux efforts à passeur. De même qu'il est intéressant de fabriquer en série un nombre restreint de modèles de chape dont les caractéristiques sont susceptibles de s'adapter à une gamme la plus large possible de diamètre et d'épaisseur de tubes, les noeuds d'assemblage doivent également être conçus et fabriqués pour couvrir avec quelques modèles la gamme la plus large possible d'utilisation. Les caractéristiques dimensionnelles des différents modèles montrent entre autre que l'épaisseur des ailettes sur lesquelles viennent se boulonner les chapes est variable. Il est par conséquent souhaitable de pouvoir adapter la distance séparant les surfaces intérieures des bras de la chape à l'épaisseur de l'ailette. Cette adaptation est aisément réalisable en réduisant la hauteur des bords des demi-pieds des éléments de chape avant leur assemblage. Selon la forme de réalisation représentée figure 4, l'assemblage des éléments est réalisé par une soudure 19 le long des bords 17A, 17B. Selon une forme de réalisation non représentée, l'assemblage des éléments est réalisé par des moyens d'assemblage, constitués par exemple de tétons et de logements conjugués prévus sur les bords des demi-pieds. L'ovalisation du pied de la chape pouvant résulter de la réduction de hauteur des bords des éléments, est suffisamment faible pour ne pas créer de problème lors du montage sur les tubes, les saillies 13A, 13B permettant d'absorber cette déformation. L'adaptation de la distance séparant les bras d'une chape monobloc telle que représentée figure 1, peut être réalisée en prévoyant lors de la fabrication et au moins dans la zone des bras devant recevoir les moyens de fixation 5 et à l'intérieur de ceux-ci, des surépaisseurs 20, 21 de hauteurs égales. La distance séparant les surépaisseurs correspond sensiblement à l'épaisseur la plus faible de l'ailette de noeud d'assemblage susceptible de coopérer avec la chape réalisée. Une même disposition peut être employée dans le cas de chapes en deux éléments, les surépaisseurs étant formées sur l'intérieur du bras lors du moulage ou de l'estampage. La distance séparant les surépaisseurs est ajustée selon les tolérances voulues à l'épaisseur de l'ailette du noeud d'assemblage par une opération mécanique simple telle qu'un meulage par exemple. Comme il est connu, dans les assemblages boulonnés travaillant en traction, l'effort maximum que peut supporter la liaison noeud/barre est déterminé par la résistance au cisaillement du boulon qui est toujours inférieure aux efforts que peuvent transmettre le noeud et la chape. Le boulon utilisé pour un assemblage donné est choisi en fonction de ses caractéristiques mécaniques qui dépendent entre autre de la nature du matériau, par exemple l'acier et des traitements mécaniques et/ou thermiques qu'il a subi. Afin d'assurer la fiabilité des assemblages, il est important d'éviter l'utilisation de boulons non prévus. Pour se faire, on prévoit près des bords du trou 4 destiné à recevoir le boulon, au moins un picot et de préférence deux picots 22 diamétralement opposés.Ces picots coopèrent, lors du montage, avec au moins une cavité. prévue sous la tête du boulon 5 et interdisent l'emploi d'un boulon ordinaire. Ils servent en outre à immobiliser le boulon lors du serrage. L'écrou utilisé est du type à base dégagée et présente une base de petit diamètre qui permet le passage des picots. Selon les exemples de réalisation des figures 1, 2 et 4, 6, les bras des chapes portent; selon l'axe longitudinal, un deuxième trou 23, oblong ou circulaire, susceptible de recevoir un deuxième boulon, ayant un rôle actif dans la reprise des efforts de traction et/ou de flexion. Selon différents modes de fabrication des éléments de chape, ceux-ci sont réalisés en métal matricé ou coulé, en matériau plastique injecté et l'assemblage est réalisé par soudure, collage ou autre procédé. Les chapes comportent éventuellement des moyens de positionnement angulaire rétractables permettant la fixation temporaire de la chape munie de sa barre selon une position angulaire déterminée par rapport aux ailettes des noeuds d'assemblage. Lesdits moyens permettent l'alignement des barres selon un point d'épure donné avant la fixation définitive de la chape sur l'ailette par les boulons d'assemblage. Sans sortir du cadre de l'invention, les chapes ci-dessus décrites sont susceptibles d'équiper les extrémités de barres pleines métalliques ou autres dont les dimensions de leur section transversale sont supérieures au diamètre du pied de chape. On prévoie alors dans la barre un logement tronconique homologue d'au moins une partie du pied de chape dans lequel celle-ci viendra se loger et dans lequel elle sera fixée par tout moyen connu. La figure 8 illustre la fixation d'une chape 24 sur une barre 25, qui, dans l'exemple de réalisation est en bois lamellé-collé. On a prévu à l'extrémité de la barre un logement tronconique 26, dans lequel est collé le pied de chape. Eventuellement, la chape porte, selon son axe longitudinal et fixé dans le pied, un moyen de fixation 27,formé par exemple d'une tige filetée ou non,coopérant avec un moyen complémentaire prévu dans la barre. REVENDICATIONS 1. Chape adaptable à des tubes de différents diamètres et épaisseurs, ladite chape comportant deux bras solidaires d'un pied, prévu pour être fixé à l'extrémité d'un tube, caractérisée en ce que le pied de la chape (7; 12A, 12B) a une forme tronconique dont la grande base porte les bras (1, 2; 10A, lOB), de la chape, la surface latérale tronconique de la base étant prévue pour pénétrer dans I'extrmité ouverte d'un tube (T) avec lequel elle est solidarisée. 2. Chape selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est formée de deux éléments (10A, lOB) identiques, comprenant chacun un bras (11A, 11B) et une moitié de pied (12A, 12B) formant un demi-tronc de cône; les bords (15A-17A; 15B-17B) étant dans un plan parallèle au plan de la face intérieure (18A, 18B) du bras de chape, la hauteur des bords pouvant être réduite de manière à adapter la distance séparant les surfaces intérieures (18A, 18B) des deux bras à l'épaisseur de l'ailette du noeud d'assemblage, les deux éléments (10A, 10B) étant assemblés selon au moins un bord (17A, 17B). 3. Chape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au moins une saillie (9; 13A, 13B) est prévue selon au moins une génératrice extérieure du tronc de cône. 4. Chape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'angle au sommet (o() du pied tronconique est compris entre 60 et 900 environ. 5. Chape selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le pied (7; 12A, 12B) de la chape est creux et ouvert selon la petite base du tronc de cône. 6. Chape selon la revendication 5, caractérisée en ce que le pied présente selon au moins deux génératrices intérieures du tronc de cône des nervures (8; 14A, 14B). 7. Chape selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les bras portent des trous coaxiaux pour recevoir les moyens de fixation au noeud d'assemblage, caractérisée en ce que la surface intérieure des bras (1, 2; lOA, lOB) porte dans la zone dans laquelle sont prévus les trous une surépaisseur, la distance des surépaisseurs étant ajustable par une opération mécanique à l'épaisseur d'une ailette du noeud. 8. Chape selon la revendication 1 ou 2, les bras portant deux troux coaxiaux pour recevoir les moyens de fixation au noeud d'assemblage, caractérisée en ce qu'au moins un picot (22) est prévu près des bords du trou, ledit picot étant susceptible de coopérer avec au moins une cavité prévue sous la tête d'un boulon (5) constituant une partie des moyens de fixation. 9. Chape selon la revendication 1 ou 2 adaptable à des barres pleines, caractérisée en ce qu'au moins une partie du pied de la chape (24) coopère avec un logement tronconique (26) prévu dans l'extrémité d'une barre (25). 10. Chape selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle porte, selon son axe longitudinal et fixé dans le pied , un moyen de fixation (27) coopérant avec un moyen complémentaire prévu dans la barre.