Brevet FR2642141A1 — publié le 19900727

PROFILE HETALLIQUE POUR STRUCTURE PORTANTE ET STRUCTURE AINSI oeTIUE L'invention concerne un profilé métallique de section particuliére permettant de réaliser des structures portantes poutres, mâts, poteaux, pylônes etc...) de section droite polygonale, le plus généralement de forme triangulaire équilatérale. Les éléments de construction de structures, telles que celles citées ci-dessus, consistent généralement en des profilés ou tubes rectilignes appelés membrures disposées sur les arêtes d'un prisme-oy d'un tronc de pyramide à base triangulaire, reliés entre eux par d'autres profilés ou tubes appelés traverses, entretoises, diagonales, contreventements ou treillis (voir par exemple les brevets FR-B-2350453, FR6B-2496151, FR-B-2549885, FR-B-2384084). Cependant, tous ces éléments ont généralement des sections droites très diverses, ce qui augmente considérablement le prix de la construction (entre qui concerne en particulier la fabrication des outillages), et qui sont en général en acier, ce qui conduit à une construction lourde. Un des objectifs de l'invention est donc de définir des profilés qui, en nombre limité, permettent, à la fois la constitution des membrures et des entretoises et qui soient faciles à assembler. Un deuxième objectif de l'invention est de pouvoir construire des modules en usine et de les assembler ensuite in situ avec grande facilité, en raison de leur faible poids. Un troisième objectif de l'invention est que ces profilés soient facilement empilables sous un faible volume, en vue de leur colisage et de leur transport. Ces trois objectifs sont atteints avec les profilés selon l'invention qui ont les caractéristiques suivantes: leur section droite a la forme d'un V dont chacune des branches rectilignes de longueurs 1' et 1" et d'épaisseurs constantes (el, e") font entre elles un angle & tel que 50 Dans une version préférée, le profilé comporte un talon d'épaisseur E et de longueur externe L. L'épaisseur E varie généralement de 1 à 3 fois l'épaisseur de l'une des branches du V (e' ou e"). Ce talon est disposé de préférence perpendiculairement à la bissectrice de l'angle . Dans une version plus rigide, le V présente deux renforts latéraux externes opposés à la pointe du V, d'épaisseur E' et E" et de longueur L' et L". Les épaisseurs E et E sont comprises entre 1 à 3 fois les épaisseurs e' ou e" et leurs longueurs externes L' et L" peuvent aller jusqu'à 10 fois e' ou e". De préférence, les surfaces externes des renforts sont dans un même plan perpendicjlaire au plan bissecteur du dièdre ou mieux le profilé possède le plan bissecteur du dièdredcomme plan de symétrie; de ce fait, les renforts du V étant dans un même plan, ceci facilite grandement leur fixation pour usinage sur machines outils ou machines transfert, ou leur montage en atelier ou in situ. L'angle d est de préférence compris entre 5G et 850 et une valeur fréquente est 55 Il est aussi préférable, lorsque ces éléments sont soumis à des forces axiales de compression, que la résistance au flambage soit la plus isotrope possibie; le moment d'inertie de la section droite par rapport à un axe passant par le centre de gravité G de la section ne doit pas varier d'un facteur supérieur à 3/1 entre ses valeurs extrêmes. De ce point de vue, plus ce rapport sera voisin de 1, plus le profilé se comportera comme un tube cylindrique. En vue de l'allégement maximum de la structure, les profilés sont réalisés en alliage d'Al. Cet alliage d'aluminium sera choisi de préférence parmi ceux qui présentent à la fois des caractéristiques mécaniques élevées, une bonne tenue intrinsèque à la corrosion et une bonne aptitude au filage, comme, par exemple, le 6005A ou le 6082, selon les désignations de l'Aluminus Association. En ce qui concerne les poutres et poteaux (de faible hauteur), les membrures ont une section droite unique et les traverses ont un (ou plusieurs) profilés homothétique(s) de celui des membrures. En ce qui concerne les mâts ou pylônes de grande hauteur, les membrures peuvent être constituées de tronçons successifs de profilés de sections homothétiques, en allant du bas vers-le haut. Les traverses qui sont en général de plus petites sections que les membrures peuvent alors être utilisées comme constituant les membrures vers le haut de la structure. Chaque élément où les membrures sont de section constante constitue un module; celui-ci peut être fabriqué en usine, transporté et mis en place manuellement avec ou sans l'utilisatin de moyens classiques (mât/avancement ou rotation) ou à l'aide d'un hélicoptère; ce dernier moyen est en particulier utilisé dans les regions, d'accès difficile. La liaison entre les membrures et les traverses s'effectue généralement a. l'aide de boulons ou rivets, ou par ccincement (clips) lerenfort de l'un et/ou l'autre des profilés ayant été éliminé à cet endroit par usinage préalable pour les liaisons extérieures ou intérieures. Les boulons peuvent être soit en alliage d'aluminium (par exemple en 7075), soit en acier galvanisé. Dans ce dernier cas, il est préférable d'utiliser des rondelles en alliage d'alumin-ium-magnésium comme le 5754. Dans le cas du rivetage, les rivets seront soit en aluminium, soit en alliage d'aluminium, soit en acier galvanisé. Les traverses peuvent être disposées de façon classique en X, en V, en K, X multiples, etc... La liaison en bout des membrures peut être réalisée par recouvrement des profilés (à clin) et boulonnage ou rivetage, ou par coins (clips); elle peut aussi être réalisée bout à bout par éclissage, les éclisses étant réaIisées à l'aide de tôles ou feuillards, ou même de profilés de section droite homothétiques de celles des profilés à assembler. En cas de variation d'épaisseur entre les 2 profilés à rabouter, on utilise une fourrure de compensation, d'épaisseur convenable. Le boulonnage ou le rivetage et l'assemblage par coins (clips) sont effectués de la même façon que Ciçdessus L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures suivantes la figure la, lb, lc représente de façon schématique la coupe trans versale d'un profilé selon l'invention la figure 2 représente de façon schématique la coupe transversale d'un profilé symétrique selon l'invention . la figure 3 représente un empilage pour le transport, en coupe trans versale les figures 4a et 4b représentent respectivement en vue perspective et en bout un mode d'assemblage extérieur des profilés selon l'inven tion . les figures 5a et 5b représentent respectivement en vue perspective et en bout un mode d'assemblage intérieur et extérieur des profilés selon l'invention . la figure 6 une vue en coupe d'un assemblage bout à bout de 2 profilés de même section selon l'invention . la figure 7 représente une vue en coupe d'un assemblage bout à bout de 2 profilés de section différente selon l'invention. . la figure 8 représente une vue en coupe d'un assemblage à clin de 2 profilés A et B de meme section transversale. . les figures 9a et 9b représentent les surfaces latérales développées d'un pylône construit avec les profilés selon l'invention. Les figures 1 et 2 représentent la coupe transversale'de profilés selon l'invention en forme de V comportant deux branches 1,2, un talon 3 et deux renforts 4,5, les branches 1,2 faisant entre elles un angle Comme déjà mentionné, il est préférable que les surfaces externes (4a, 5a) des renforts (4 et 5) soient dans un même plan perpendiculaire au plan bissecteur du dièdre. Les figures 4 a et 4b représentent la liaison d'un profilé A (par exemple une membrure) sur un profilé B (par exemple une traverse), par contact des surfaces externes des ailes du V, après avoir éliminé une partie des renforts 4 ou 5 sur une certaine longueur, au droit de cette liaison, sur chacun des profilés. La fixation elle-même est réalisée par boulons ou rivets (non représentés), par exemple en 6. Les figures 5a et 5b représentent, de façon analogue, la liaison d'un profilé A (par exemple une membrure) avec deux autres profilés B et C - par exemple deux traverses - l'une à l'intérieur, l'autre à l'extérieur- du profilé A. Dans ce cas, le profilé intérieur C peut-être échancré en 7 de manière à rentrer dans le profilé A. Cette opération peut être effectuée par fraisage ou grugeage. La figure 6 représente une lai son en bout de deux profilés identiques à l'aide d'éclisses externes 8a, 8b et/ou internes 9a, 9b assemblées aux profilés par des boulons ou rivets 10 - non représentés La figure 7 représente une liaison de deux profilés de sections différentes mais homothétiques, D et E par éclisses externes 8a, 8b et/ou internes 9a, 9b, assemblées aux profilés par des boulons ou rivets 10 (non représentés) avec interposition d'une fourrure 11, compensant la différence d'épaisseur des profilés, au niveau du plus mince des deux profilés D ou E. La figure 8 représente une vue en coupe d'un assemblage à clin de 2 profilés de section identique A et B; les deux profilés portent l'un sur l'autre par la surface latérale interne des branches du V du profilé A et celle externe du profilé B. Ils sont liés par boulons 10 (ncn représentés}. Les figures 9a et 9b représentent, à titré d'exemple, sous forme développée, la surface latérale d'un pylône possédant respectivement des treillis en X et en V. L'invention s'applique à toutes sortes de constructions métalliques en particulier aux poutres et planchers, mâts de- télecommunication, supports de luminaires ou de signalisation routière ou ferroviaires, pylônes pour lignes électriques, etc... REVENDICATlONS 1. Profilé métallique caractérisé en ce que sa section droite a la forme d'un V, dont chacune des branches (1,2 > rectilignes de longueurs (l',l" > et d'épaisseur constante (e', e") font entre elles un angle avec 500 2. Profilé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les longueurs 1' et 1" vont de 5 à 50 fois l'une des épaisseurs e' ou e 3. Profilé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que, en section droite, la pointe de V comporte un talon (3) d'épais seur E et de longueur L. 4. Profilé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'épaisseur E est comprisé entre 1 et 3 fois l'une des épaisseurs e' ou e 5. Profilé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que sa section droite présente deux renforts latéraux (4,5) d'épais seur E', E" et de longueur L' et L". 6. Profilé selon la revendication 5 caractérisé en ce que les épaisseurs E' et E" sont comprises entre 1 et 3 fois l'une des épaisseurs e' ou e" et en ce que les longueurs L' et L" peuvent aller jusqu'à 1G fois l'une des épaisseurs e' ou e". 7. Profilé selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que les surfaces externes (4a, 5a) des renforts (4,5) sont dans un même plan perpendiculaire au plan bissecteur du dièdres. 8. Profilé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que sa section droite est symétrique par rapport à la bissectrice de l'angleS . 9. Profilé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le moment d'inertie de la section droite par rapport à un axe passant par son centre de gravité (G) ne varie pas plus que le rapport de 3/1 entre ses valeurs extrêmes. 10.Profilé selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que 500 cd' ll.Profilé selon la revendication 10 caractérisé en ce que 55 12.Profilé selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce qu'il est en alliage d'aluminium. 13.Structure portante prismatique à base polygonale caractérisé en ce que les membrures longitudinales et=ou les treillis sont constitués de profilés selon l'une des revendications 1 à 12 de sections droites homothétiques. 14.Structure portante en tronc de pyramide de base polygonale caracté risé en ce que les membrures longitudinales et les treillis sont constitués de profilés selon les revendications 1 à 12, de sections droites homothétiques. 15.Structure portante en tronc de pyramide à base polygonale, d'axe sensiblement vertical, selon la revendication 14 caractérisée en ce que les membrures sont constituées par un nombre limité de profilés de sections homothétiques, en allant de la base vers le sommet. 16.Assemblage de 2 profilés selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que l'un des renforts (4, 5) des profilés ou B] est éliminé au passage de l'autre profilé (B ou A > . 17. Assemblage des profilés selon la revendication 16 caractérisé en ce que les profilés portent l'un sur l'autre par la surface latérale externe des branches (1,2) du V et en ce que la liaison est assurée par boulons ou rivets (10). 18.Assemblage bout à bout de 2 profilés selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que l'on utilise des éclisses (8a, 8b, 9a, 9b) et éventuellement une fourrure (11), assemblées par boulons ou rivets. 19.Assemblage en bout à clin de 2 profilés selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que les profilés portent l'un sur l'autre par la face latérale interne des branches (1,2) du V d'un des profilés et la surface latérale externe des branches du V (1,2) de l'autre profilé et en ce que la liaison est assurée par boulons ou rivets (10). 20 Utilisation des profilés selon l'une des revendications 1 à 12 pour la constitution de treillis en X, V, K, X multiple, etc....