Brevet FR2675836A1 — publié le 19921030

L'invention est relative à un dispositif de renfort de toiture. Elle trouvera notamment son application dans l'industrie du bâtiment pour l'aménagement des combles d'habitation. Les techniques classiques de fabrication des charpentes ne permettent pas de disposer d'un volume dégagé important sous la pente du toit. Ceci fait que la partie supérieure de la maison est inhabitable et qu'elle doit être exclusivemen,t réservée pour du rangement. Depuis quelques années, la notion de combles aménagés connaît un large développement. I1 s'agit de modifier la structure traditionnelle d'une charpente de toiture pour en supprimer toutes les fermes occupant le volume central et bénéficier ainsi qu'une zone habitable. Les avantages de cette technique sont très appréciables. En particulier, cela permet d'agrandir un logement sans en modifier ia surface au sol. I1 y a un parfait respect de l'architecture extérieure. Sur le plan technique, plusieurs difficultés doivent être résolues. Tout d'abord, la charpente existante doit bien entendu être conservée dans sa majeure partie pour ne pas entraîner de frais trop importants mais doit être renforcée pour pouvoir supporter la toiture dans de nouvelles conditions de soutien. Les pièces qu'il faut pouvoir supprimer sont les poinçons et les contrefiches qui tous deux occupent l'espace central sous la toiture Actuellement, pour réaliser cette opération, on a recours à tout un ensemble de pièces métalliques qui reportent la charge sur les pignons. I1 s'agit d'un défaut car les pignons n'ont pas toujours été construits pour pouvoir supporter un effort important et le déséquilibre dans le report des charges créées occasionne parfois des fissures. Un autre défaut également rencontré dans les constructions actuelles de combles aménagés se situe au niveau du plancher. En effet, pour pouvoir marcher à l'étage, un nouveau plancher doit être installé ét la technique utilisée est le plancher flottant souple. Le soutien du plancher est notamment réalisé à 11 aide de tiges filetées qui prennent leur tension sur des fers logés en pignons. Les tiges filetées ont le grave défaut de transmettre les vibrations qui parcourent ainsi tout le plancher, ce qui est désagréable et bruyant. Le but principal de la présente invention est de présenter un dispositif de renfort de toiture qui permette l'aménagement des combles, c'est-à-dire la suppression totale de tout élément de soutien de la charpente dans la partie centrale de celle-ci. L'intégralité des efforts de soutien est reprise par le renfort de l'invention qui assure une répartition des efforts de poussée de traction sur plusieurs points d'assises stables. En particulier, l'effort n'est pas supporté par les pignons qui présentent des risques importants de fissuration dès lors qu'il n'y a pas respect scrupuleux de certaines contraintes de pose. Un autre but de la présente invention est de présenter des renforts longitudinaux dont la flexion est compensée pour assurer une répartition uniforme des contraintes. En ce qui concerne le plancher, selon la présente invention, il s'agit d'un plancher rigide qui bénéficie d'une bonne insonorisation et évite en particulier la transmission des vibrations sonores. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. Selon l'invention, le dispositif de renfort de toiture, destiné notamment à aménager les combles des habitations, qui comprend des poutres de reprise d'effort qui s'appuient sur les murs porteurs de façade avant et arrière, des fermes d'extrémité fixées sur les pignons, est caractérisé par le fait qu'il comporte des renforts longitudinaux qui s'appuient sur les poutres et sur lesquels reposent les fermes en bois d'origine, lesdits renforts ayant des moyens d'écartement variable. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée de dessins en annexe parmi lesquels - la figure 1 représente les poutres de reprise d'effort du dispositif de renfort mis en place au niveau des pignons, - la figure 2 représente la mise en place de la poutre centrale de reprise d'effort du dispositif de renfort, - la figure 3 montre le renfort longitudinal à écartement variable, - les figures 4 et 4bis montrent en vue de face et de côté la fixation des jambes articulées dans la partie supérieure du renfort, - les figures 5 et 5bis représentent en vue de face et de côté la fixation des jambes articulées sur le sabot coulissant, - la figure 6 représente en détails la mise en place des poutrelles de plancher sur les renforts longitudinaux, - la figure 7 montre en détail la structure d'une poutrelle de plancher. La présente invention vise un dispositif de renfort de toiture destiné notamment à aménager les combles des habitations. Elle trouvera notamment son application dans le bâtiment pour rendre habitables les soupentes de toiture. I1 est rare que, dès l'origine de la construction d'une maison, on recherche à bénéficier d'une zone habitable maximum en particulier dans la toiture. C'est pourquoi les constructeurs, généralement, préfèrent réserver les combles au rangement et les fermes de soutien de la toiture utilisent les traditionnels poinçons et contrefiches qui occupent le volume central de la soupente. Malheureusement, lorsque l'on souhaite récupérer tout cet espace pour agrandir la demeure, les travaux ne sont pas simples car il faut étayer la toiture selon une technique nouvelle qui préserve son volume intérieur.Actuellement, les techniques mises en oeuvre ont tendance à reporter la charge au niveau des pignons ce qui ne constitue pas une solution toujours acceptable car ces derniers n'ont pas forcément été construits dans cette optique et ils peuvent se fissurer. I1 faut également mettre un plancher en place, or actuellement on utilise du plancher souple particulièrement sonore et sensible aux vibrations. C'est précisément pour apporter une solution à ces différents défauts qu'a été développée la présente invention. La figure 1 montre le dispositif de renfort de toiture de la présente invention mis en place au niveau des deux pignons d'extrémité. Le dispositif de renfort comprend tout d'abord une poutre transversale (1) de reprise d'effort qui s'appuie sur les murs porteurs (2 et 3) de façade avant et arrière. La poutre transversale (1) est surmontée par deux arbalétriers (4 et 5) qui respectent l'angle de la toiture et qui sont fixés sur le pignon au moyen de chevilles par exemple. Un poinçon central (6) relie la partie centrale de la poutre (1) avec l'extrémité supérieure des arbalétriers (4 et 5). Toutes les pièces sont soudées entre elles pour former un ensemble rigide. Cet ensemble peut également être renforcé grâce à la présence de contrefiches (7 et 8) en bois. La figure 1 montre également la présence de la charpente en bois d'origine (9). La poutre (1), les arbalétriers (4 et 5), le poinçon (6) constituent la ferme en profilé I.P.E de 120 ou autre. La figure 2 représente la poutre centrale (10) mise en place également entre les murs porteurs de façade (2 et 3). Pour certaines habitations qui présenteraient une grande longueur, on peut envisager l'emploi de plusieurs poutres centrales. De même que pour les fermes d'extrémité, la poutre centrale est construite dans un profilé I.P.E. de 120 ou autre. Pour faciliter la mise en place des différentes fermes et poutres, les éléments qui la constituent peuvent être réalisés en tronçons assemblés sur site. Pour cela, chaque tronçon est muni à ses extrémités d'une plaque de raccordement transversale soudée sur le profilé et chacune des plaques comporte des orifices qui permettent le passage de boulons de serrage. Dans l'exemple ici choisi, l'utilisation de plaques de raccordement de section carrée munies de quatre trous pour écrous autobloquant est préconisée. Selon l'invention, le dispositif de renfort comporte également des renforts longitudinaux (11 et 12) qui s'appuient sur les poutres (1 et 10) et sur lesquels reposent les fermes (9) en bois d'origine, ces renforts (11 et 12) ayant des moyens d'écartement variable. Cet écartement variable offre de nombreux avantages, d'une part cela permet de compenser les phénomènes de flexion généralement rencontrés. Par ailleurs, cela permet également au renfort d'être efficace au niveau du soutien sur toute leur longueur puisque l'on peut s'assurer des efforts sur toute la longueur du renfort. La figure 3 représente un tel renfort qui se compose d'un profilé supérieur (13) et inférieur (14) séparés par des mécanismes (15) de réglage d'écartement. Les profils supérieur (13) et inférieur (14) en I sont construits par portions rapportées les unes au bout des autres, les raccords des profilés supérieur et inférieur étant décalés. Chaque mécanisme de réglage d'écartement des profils supérieur (13) et inférieur (14) comprend un ensemble de deux jambes (16 et 17) articulées sur la poutre supérieure (13) en des points fixes, la partie inférieure de chacune de ces jambes (16 et 17) étant montée sur un sabot coulissant (18 et 19), circulant le long de la poutre inférieure (14). Un système de traction relie les sabots (18 et 19) pour les rapprocher. L'angle formé par les jambes (16 et 17) fixe l'écartement entre les poutres supérieure (13) et inférieure (14). Cet angle formé par les jambes (16 et 17) est ajusté en fonction de l'écartement des sabots coulissants (18 et 19). Chaque mécanisme de réglage d'écartement (15) est indépendant, ce qui permet de répartir de façon précise les contraintes. En ce qui concerne la fabrication proprement dite des mécanismes (15) de réglage d'écartement, les figures 4 et 4bis montrent respectivement en vue de face et vue de côté la fixation articulée des jambes (16 et 17) au niveau de la poutre supérieure (13). Une plaque de fixation (20) est soudée à la partie inférieure du profilé supérieur en I (13) telle que montrée à la figure 4. Cette plaque reçoit l'articulation des jambes (16 et 17) confectionnées dans des profilés de type U.P.N. L'articulation est réalisée à l'aide de simples boulons et les jambes (16 et 17) sont doubles puisqu'elles sont formées de deux profils en U disposés de part et d'autre de la plaque de fixation (20). Pour ce qui est du sabot coulissant (18 et 19), les figures 5 et 5bis représentent respectivement cette pièce en vue de face et en vue de côté. Le corps du sabot est formé d'un profilé en I (21) dont l'âme est disposée horizontalement sur la poutre inférieure (14), telle que représentée à la figure Sbis. Par ailleurs, deux tronçons de tubes de profil carré (22 et 23) sont fixés aux extrémités inférieures des ailes du profilé central (21) de sorte à enfermer la poutre inférieure (14). Cette disposition permet d'enfiler le sabot (18) et de le faire coulisser le long de la poutre inférieure (14) sans que le sabot (18) ne puisse s'en dégager. Des tubes de profil carré (24 et 25) sont également soudés à la partie supérieure du profilé en I (21), ces tubes (24 et 25) permettent le passage du tirant (27) destiné à assurer le rapprochement des sabots (18 et 19) pour écarter les poutres supérieure (13) et inférieure (14). Pour cela, les tubes (24 et 25) sont fermés à leur extrémité par une rondelle soudée sur laquelle l'écrou (28) de serrage de la tige filetée (27) s'appuie. Entre les tubes de profil carré (24 et 25) est interposée une plaque (29) de fixation sur laquelle s'articule la jambe (16) formée d'un double profil en U articulé au moyen d'un boulon de liaison. La mise en place du renfort longitudinal (11) est représentée à la figure 6. Ce renfort s'appuie à la base sur les poutres transversales (1) et il s'applique à la partie supérieure sur la charpente d'origine (9), en particulier comme cela est représenté à la figure 6, il s' appuie sur une cale (30) fixée sur la ferme en bois. Les renforts longitudinaux (11 et 12) servent également à supporter le plancher. Celui-ci est formé d'un ensemble de poutrelles (31) dont les extrémités reçoivent des pattes soudées (32, 33). Ces pattes soudées servent à venir appuyer la poutrelle plancher (31) sur le renfort longitudinal (11), notamment sur le profilé inférieur (14) ou autre, tel qu'illustré à la figure 6. Les poutrelles planchers sont disposées transversalement sur toute la largeur du plancher à former et reposent à leurs extrémités sur les renforts longitudinaux (11 et 12). Il s'agit d'éléments de plancher rigides qui favorisent l'isolation sonore et réduisent la transmission des vibrations. Les poutrelles planchers sont disposées côte à côte sur toute la longueur des renforts longitudinaux (11 et 12). La figure 7 montre un exemple de réalisation d'une poutrelle plancher (31). On retrouve, comme décrit précédemment, à chaque extrémité de la poutrelle lesdites pattes soudées (32, 33) qui permettront l'accrochage des poutrelles au niveau des renforts longitudinaux (11 et 12). Par ailleurs, les poutrelles de plancher (31) sont formées de plusieurs tronçons (34, 35) rapportés bout à bout. Le nombre de tronçons est essentiellement dépendant de la longueur des poutres et pourra être de deux, trois, voire davantage si la poutre dépasse les six mètres de longueur. Ces tronçons de poutrelle seront avantageusement choisis parmi les profilés standards tels que des fers IPE ou IPN de section variable selon le poids du plancher à recevoir. Pour réaliser la jonction des tronçons (34, 35), ceux-ci comportent en vis-à-vis des plaques de liaison (36, 37) et autoriseront l'assemblage par exemple au moyen de boulons (38). Cela étant, lesdits plaques de liaison seront avantageusement disposées en retrait par rapport à la partie supérieure des tronçons (34, 35) afin d'autoriser un presserrage des boulons (38), un remplissage de la cavité avec un cordon de soudure (39). Ceci sera notamment préconisé en cas de forte charge, par exemple 400 kg au mètre carré. Par ailleurs, lesdites poutrelles de plancher (31) et plus précisément l'assemblage des tronçons (34, 35) présente une contreflèche (40) définissant un angle précalculé et variable en fonction des charges moyennes générales de 1,5 à 3/ . Cet artifice sera utilisé pour une pose directe des dalles de plancher sans compensation de planimétrie. I1 est à noter que cet angle pourra également être plus important si des charges très importantes sont prévues. Dans ce cas, on prévoira la pose du plancher sur contrelattage afin d'autoriser la planimétrie de la face supérieure de l'ouvrage. La réalisation de telles poutrelles (31) permet d'obtenir des éléments à très grande résistance à la charge, et de diminuer de près de 90 % les vibrations par rapport à une poutrelle faite d'un seul tenant. En outre, la réalisation de la poutrelle est modulaire, ce qui permet d'utiliser certains éléments dans diverses réalisations. D'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient également pu être adaptées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif de renfort de toiture, destiné notamment à aménager les combles des habitations, qui comprend des poutres (1) de reprise d'effort qui s'appuient sur les murs porteurs de façade (2 et 3) avant et arrière, des fermes d'extrémité fixées sur les pignons, caractérisé par le fait qu'il comporte des renforts longitudinaux (11 et 12) qui s' appuient sur les poutres (1) et sur lesquelles reposent les fermes (9) en bois d'origine, lesdits renforts (10 et 11) ayant des moyens d'écartement variable. 2. Dispositif de renfort de toiture, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens se présentent sous la forme de deux profils supérieur (13) et inférieur (14) entre lesquels sont interposés des mécanismes (15) de réglage d'écartement. 3. Dispositif de renfort de toiture, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le mécanisme (15) comprend un ensemble de deux jambes (16 et 17) articulées sur la poutre supérieure (13) en des points fixes, chaque extrémité inférieure des jambes (16 et 17) étant montée sur un sabot coulissant (18 et 19) circulant le long de la poutre inférieure (14) avec un système de traction qui relie les sabots (18 et 19). 4. Dispositif de renfort de toiture, selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le système de traction se présente sous la forme d'une tige filetée (27) et de boulons (28). 5. Dispositif de renfort de toiture, selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le sabot coulissant (18) est formé par un profilé en I (21) à la base duquel sont soudés deux tubes de section carrée (22 et 23) entre lesquels est emboîtée la poutre inférieure (14). 6. Dispositif de renfort de toiture, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les poutres supérieure et inférieure (13 et 14) sont construites par portions de profilés rapportées les unes au bout des autres, les raccords des parties supérieures et inférieures étant décalés. 7. Dispositif de renfort de toiture, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le plancher est formé de poutrelles (31) dont les extrémités sont munies de pattes d'accrochage (32, 33) sur les renforts longitudinaux (11 et 12). 8. Dispositif de renfort de toiture, selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les poutrelles planchers (31) sont formées de plusieurs tronçons (34, 35) de profilés, rapportés bout à bout. 9. Dispositif de renfort de toiture, selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits tronçons (34, 35) de poutrelles comportent des plaques de liaison (36, 37), disposées en retrait pour autoriser leur soudage (39). 10. Dispositif de renfort de toiture, selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdites poutrelles de plancher (31) présentent une contreflèche (40).