Brevet FR2615551A1 — publié le 19881125

Structure porteuse pour la construction de salles poLyvaLentes, teLLes que des gymnases, des saLLes de tennis, des ateliers-reLais, des usines... La présente invention concerne une structure porteuse pour La construction de salles polyvatentes, telles que des gymnases, des salles de tennis, des ateliers-relais, des usines Une poutre connue est constituée par deux membrures en bois reliées par une âme en tôle métallique ondulée dont Les bords dentés sont enfoncés à force dans lesdites membrures. Cette poutre connue permet, pour un poids réduit, de parvenir à une résistance à la flexion relativement élevée et teLLe que de grandes portées peuvent déjà être atteintes. Elle est donc remarquable notamment pour la construction de structures Légères et économiques, grâce auxquelles il est possible de couvrir des surfaces au sol importantes exemptes de poteaux. Cependant, une telle poutre présente une raideur insuffisante et une tendance marquée au déversement, de sorte qu'il est nécessaire de la combiner à d'autres éléments porteurs s'opposant en partie à sa déformation. IL peut s'agir de caissons, de traverses, de croisillons ou autres. La présente invention a pour but de concevoir une structure porteuse dont La portée peut être plus grande que celle de cette poutre connue et qui, malgré cela, supporte des charges relativement élevées en se déformant moins par L'accroissement de la raideur. Dans ce but et conformément à L'invention, La structure porteuse comprend au moins une teLle poutre éLémentaire et un élément tendeur sous-jacent s'étendant sous La ou Les membrures inférieures et paraLLèLement à celLes-ci, entre deux jambages descendants intermédiaires faisant corps avec ladite structure porteuse et reliés aux extrémités de cette structure par des tirants inctinés,la structure étant fabriquée pour présenter au repos une lègére flèche vers le haut, son élément sous-jacent étant tendu après montage pour accroître La flèche initiale et ladite structure étant ensuite chargée pour générer une précontrainte, puis déchargée pour revenir sensiblement à sa flèche initia Le. La précontrainte ainsi générée permet d'accroitre la raideur de la structure sa portée maximale et La charge admissible. Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse, la structure porteuse comprend deux poutres élémentaires dont les membrures supérieures et inférieures sont juxtaposées et réunies notamment par les moyens de fixation des deux jambages descendants intermédiaires et ceux des extrémités des tirants inclinés. Chaque jambage est une pièce métallique profilée dont L'extrémité haute fait corps avec une semelle en Uemboitée sur Les deux membrures inférieures des poutres élémentaires et reliée aux membrures supérieures par des organes de fixation, tandis que L'extrémité basse de la pièce métallique comporte un arrêtoir traversé par une tige qui forme l'élément sous-jacent précité et dont l'extrémité saillante filetée correspondante est vissée dans un écrou pour former en coopérant avec L'arrêtoir un tendeur, cette extrémité basse de Ladite pièce métallique faisant corps avec une aile sensiblement horizontale sur laquelle est fixé au moins un tirant. Chaque jambage est relié, par deux tirants inclinés s'étendant sur les cotés des poutres élémentaires, à un étrier coiffant L'extrémité la plus proche de celles-ci et constituant une butée d'ancrage pour les membrures Lors de la mise en précontrainte. Divers autres caractéristiques et avantages de L'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une élévation montrant une forme de réalisation de la structure porteuse selon L'invention, - la figure 2.est une vue partielle agrandie du détail désigné par la flèche F sur la figure 1, - la figure 3 est une coupe transversale prise suivant la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue de dessus prise en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2, - la figure 5 est une vue partielle agrandie du détail désigné par la flèche G sur la figure 1, - la figure 6 est une vue en bout prise suivant la ligne VI-VI de la figure 5, - la figure 7 est un schéma illustrant Le chargement de la poutre composite pour sa précontrainte. Suivant la forme de réalisation représentée sur le dessin, la structure porteuse 1 comporte deux poutres élémentaires 2 et 3. Chaque poutreélémentaire 2 (ou 3) est constituée par une membrure supérieure 4 (ou 7) et une membrure i-nférieure 5 (ou 8) reliées entre elles par une âme 6 (ou 9) en tole métallique ondulée dont les bords dentés sont enfoncés à force dans lesdites membrures. Ces poutres élémentaires sont commercialisées sous la dénomination "Nail Web". Ces poutres élémentaires 2 et 3 sont juxtaposées de façon que leurs membrures supérieures 4 et 7 soient jointives chant contre chant et qu'il en soit de même pour leurs membrures inférieures 5 et 8. Elles sont réunies par deux jambages descendants intermédiaires 10 et 11, ainsi que par deux étriers extrêmes 12 et 13. Chacun des jambages 10 et 11 comporte une pièce métallique constituée par une semelle supérieure 14, un montant 15 et une aile inférieure 16, tous.ces éléments 14 à 16 faisant corps entre eux, par soudure par exemple. La semelle 4 est un profilé en U (figure 3) s'emboîtant sur les membrures inférieures 5 et 8 juxtaposées des poutres 2 et 3 ; l'âme de cette semelle 14, les membrures inférieures 5 et 8, les membrures supérieures 4 et 7 et des traverses méplates 17 sont traversées de part et dtautre des âmes 6 et 9 par des tiges filetées 18 coopérant avec des écrous 19 pour la fixation d'ensemble. Le montant 15 est un profilé en V (figure 4) dont les ailes latérales sont reliées par un méplat 20 pour former un caisson-arrêtoir inférieur rigide. Les arrêtoirs 20 des deux jambages 10 et 11 sont reliés par une tige 21 qui Les traverse. La tige 21 s'étend sous Les poutres élémentaires 2 et 3, parallèlement à celles-ci. Cette tige sous-jacente est filetée à ses deux extrémités pour coopérer, après avoir traversé les méplats 20, avec des écrous 22. Ladite tige ainsi équipée et montée constitue un élément tendeur sous-jacent. La distance D entre les jambages 10 et 11 représente, dans l'exemple illustré par le dessus, sensiblement 4/10ème de la longueur L de la structure porteuse 1. Mais il est bien évident que les Limites de cette distance peuvent être plus ou moins grandes et dépendent notamment de l'application à laquelle La structure porteuse est destinée et du chargement qui lui est appliqué. Ainsi, ces limites peuvent être comprises entre 0,4 et 0,9 L. La hauteur h des jambages 10 et 11 représente, dans L'exemple illustré par le dessin, sensiblement 1/20émue de la portée p de la structure porteuse 1. Mais il est bien évident que cette hauteur rapportée à la portée peut varier, étant entendu que plus elle est grande, plus L'équipement sous-jacent 10, 11, 21 constitue une gêne encombrante pour l'environnement. Par ailleurs, l'aile inférieure 6 du jambage 10 est reliée par deux tirants inclinés 23 s'étendant de part et d'autre de La structure porteuse 1, aux plaques latérales ou ailes 24 de l'étrier 12 (figures 2 à 6). Ces plaques latérales 24 font corps avec une plaque transversale 25 ou âme de l'étrier contre laquelle butent les extrémités des membrures 4, 5, 7 et 8. Tous ces éléments 6, 23, 24 et 25 font corps entre eux par tout moyen approprié, par soudure par exemple; l'étrier 12 ainsi monté constitue une butée d'ancrage des deux poutres élémentaires 2 et 3 pour leur mise en précontrainte. En outre, les plaques 24 peuvent être fixées sur les membrures 5 et 8, en particulier par des tiges filetées 29. D'une manière analogue, l'aile inférieure 6 du jambage 11 est reliée par deux tirants inclinés 26 à l'étrier d'ancrage 13. Ces tirants 23 et 26 aboutissent sensiblement à mi-hauteur des étriers 12 et 13 respectivement. Une structure porteuse 1 ainsi constituée est avantageusement précontrainte, afin d'accroître sa charge utile et sa raideur pour une portée déterminée. En d'autres termes, la précontrainte permet d'accroître la portée de la structure entre ses appuis extrêmes, dans les conditions habituelles d'utilisation. A cet effet, les poutres élémentaires 2 et 3 sont fabriquées pour présenter, en intervenant sur le flaconnage de leur âme et l'enfoncement de celle-ci dans leurs membrures, une légère flèche vers le haut au repos. Puis, deux poutres élémentaires étant assemblées côte à côte, leur tige sous-jacente 21 est tendue en vissant les écrous extrêmes 22. Dans un exemple particulier, La structure porteuse 1 présente une longueur de 18 m, une hauteur de 420 mm et une largeur de 245 mm. Elle est constituée par deux poutres éImentaires 2 et 3 dont les membrures ont une section de 61x122 mm et l'âme est en acier galvanisé d'épaisseur 0,5 mm avec des ondulations d'amplitude 95 mm et de flèche totale 19 mm. Les bords dentés de cette âme sont encastrés de 20 mm dans les membrures. Après façonnage et encastrement de l'âme, la structure porteuse présente une flèche vers Le haut de 90 mm. La tige sous-jacente 21 est alors tendue pour que la flèche atteigne 1-3û mm. La précontrainte consiste ensuite à poser la- structure porteuse 1 sur appuis et à la charger pour qu'elle se déforme vers Le bas et revienne après déchargement sensiblement à la flèche initiale. Dans L'exemple précité, la structure 1 est posée symétriquement (figure 7) sur deux appuis 27 distants de d = 6m, L étant égal comme cela est déjà indiqué à 18 m. Deux palonniers 28 représentant chacun une charge C = 2,112 t uniformément répartie sur une longueur I = 4m sont déposés sur la structure 1 symétriquement par rapport aux appuis correspondants 27. La flèche est alors de 50 mm. Après soulèvement des palonniers, la flèche remonte à 98 mm. Lors d'un deuxiéme essai avec ces palonniers, la flèche est de 50 mm sous charge et de 98 mm à vide, ce qui montre que la précontrainte est stabilisée. Si la structure porteuse est plus longue, le même dispositif de précontrainte peut être utilisé. Les deux appuis sont alors disposés pour diviser la structure en trois longueurs sensiblement égales. Chaque charge C est uniformément répartie de part et d'autre de l'appui correspondant sur une longueur I sensiblement égale au 1/5ème de la longueur L de la structure. Le chargement peut être réparti dissymétriquement par rapport aux appuis et le long de la structure. Bien entendu, les mêmes moyens peuvent être mis en oeuvre si La structure ne comporte qu'une seule poutre élémentaire ou si elle en comporte plus de deux. Par ailleurs, le nombre de tiges sous-tendues n'est pas limité à un, mais peut être supérieur. REVENDICATIONS 1.- Structure porteuse pour La construction de salles polyvalentes, telles que des gymnases, des salles de tennis, des ateliers-relais, des usines ..., comprenant au moins une poutre élementaire (2 ; 3) constituée par deux membrures en bois (4,5 ; 7, 8) reliées par une âme (6 ; 9) en tôle métallique ondulée dont les bords dentés sont enfoncés à force dans lesdites membrures, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément tendeur sous-jacent (21) s'étendant sous la ou les membrures inférieures (5 ;; 8) et parallèlement à celles-ci, entre deux jambages descendants intermédiaires (10, 11) faisant corps avec ladite structure porteuse et reliés aux extrémités (12,13) de cette structure par des tirants inclinés (23,26), la structure étant fabriquée pour présenter au repos une légère flèche vers Le haut, son élément sous-jacent étant tendu après montage pour accroître la flèche initiale et ladite structure étant ensuite chargée pour générer une précontrainte, puis déchargée pour revenir sensiblement à sa flèche initiale, de sorte que la structure sous-tendue ainsi précontrainte se trouve raidie à la flexion et stabilisée au moins au déversement par rapport à la même structure non sous-tendue. 2.- Structure porteuse selon la revendication 1-, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux poutres élémentaires (23) dont Les membrures supérieures (4, 7) et inférieures (5, 8) sont juxtaposées et réunies notamment par les moyens de fixation des deux jambages descendants intermédiaires (10, 11) et ceux des extrémités des tirants inclinés (23, 26). 3.- Structure porteuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque jambage (10 ; 11) est une pièce métallique profilée dont l'extrémité haute fait corps avec une semelle en U (14) embontée sur les deux membrures inférieures (5, 8) des poutres élémentaires (2, 3) et reliée aux membrures supérieures (4, 7) par des organes de fixation (18), tandis que L'extrémité basse de la piécemétallique comporte un arrêtoir (20) traversé par une tige (21) qui forme l'élément sous-jacent précité et dont l'extrémité saillante filetée correspondante est vissée dans un écrou (22) pour former en coopérant avec l'arrêtoir un tendeur, cette extrémité basse de ladite pièce faisant corps avec une aile (16) sensiblement horizontale sur laquelle est fixé au moins un tirant (23). 4.- Structure porteuse selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que chaque jambage (10 ; 11) est relié, par deux tirants inclinés (23 ; 26) s'étendant sur les côtés des poutres élénentaires (2, 3), à un étrier (12 ; 13) coiffant l'extrémité La plus proche de celles-ci et constituant une butée d'ancrage pour les membrures (4, 7, 5, 8) lors de la mise en précontrainte. 5.- Structure porteuse selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisée en ce que la hauteur (h) des jambages (10, 11) est sensiblement égale au 1/20émue de la portée (p) de la poutre (1). 6.- Structure porteuse selon la revendication 5, caractérisée en ce que les jambages (10, 11) sont disposés symétriquement par rapport au milieu de Ladite structure et sont distants (d) les uns des autres sensiblement des 4/10ème de la longueur (L) de la structure. 7.- Structure porteuse selon La revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que chaque tirant (23 ; 26) est fixé sur La plaque extrême (24) correspondante de la structure (1) sensiblement à mi-hauteur de cette structure. 8.- Structure porteuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que, pour la précontrainte, elle est posée sur deux appuis (27) divisant sa longueur (L) en trois parties sensiblement égales et reçoit une charge (c) uniformément répartie de part et d'autre de chaque appui et s'étendant sur sensiblement 1/5émue de la longueur de la structure (1).