Brevet FR2706802A1 — publié le 19941230

L'invention a trait à un dispositif de liaison pour poutre en bois. Cette invention trouvera son application, notamment dans le domaine de la construction en bois. Les moyens de liaison, habituellement, utilisés afin de fixer, à hauteur de I'une de leurs extrémités, une poutre en bois, par exemple sur une structure porteuse ou autre, nécessitent l'usinage de cette extrémité de poutre en vue d'autoriser, précisément, le passage desdits moyens de liaison du type vis, goupille, broche ou analogue. Or, ces usinages, tels que des alésages, fraisages, perforations, conduisent, fréquemment, à des suppressions importantes de matière d'où résulte, nécessairement, une fragilisation de cette poutre au niveau de son extrémité. Par conséquent, la section d'une poutre, qu'elle soit en bois massif ou en lamellé collé, doit être déterminée, dans tous les cas, en fonction de l'importance de cette fragilité créée à hauteur de son extrémité. Par conséquent, les poutres sont de sections largement surdimensionnées par rapport aux efforts qu'elles sont amenées à supporter, ceci abstraction faite de leurs extrémités. En fait, si, pour de petits montages, ce surdimensionnement des poutres n'a pas de réelles conséquences au niveau du poids ou encore sur le plan économique, la situation n'est plus la même dans le domaine de la construction. Notamment, l'usage de bois spécifique, tel que le bois lamellé collé, permet de créer des constructions de portées particulièrement importantes. II est évident dans ce type de construction, qu'il peut être judicieux de réduire le poids d'une toiture en évitant de surdimensionner les poutres en bois qui la composent, ceci, non pas pour des considérations économiques uniquement mais, principalement, pour améliorer la tenue mécanique de cette toiture en réduisant la charge qu'elle représente ou encore pour permettre une nouvelle augmentation de la portée de ces constructions. Jusqu'à présent, on a davantage recherché à améliorer les moyens de liaison pour aller dans ce sens. Ainsi, en dehors des moyens de liaison plus traditionnels, tels que les vis, goupilles, broches, tenons et mortaises, l'on a également envisagé la solution des inserts. Une telle solution est notamment proposée au travers du document EP-A-0.263.350. En fait, un tel insert nécessite, non seulement, un alésage pour sa pose, mais, en outre, impose la mise en place de broches pour immobiliser l'insert dans l'extrémité de la poutre. Ce type d'insert ne permet pas, non plus, de résoudre, totalement, le problème de l'esthétique de ces moyens de liaison dans la mesure où les broches restent visibles en périphérie de la poutre. La présente invention apporte une solution réelle aux problèmes posés dans la mesure où elle concerne un dispositif de liaison qui, tout en étant à même de reprendre l'ensemble des efforts transmis à hauteur de l'extrémité d'une poutre en bois, conduit à un usinage réduit et, par conséquent, à une suppression de matière aussi faible que possible. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de liaison pour poutre en bois, caractérisé par le fait qu'il est constitué par au moins un profilé tubulaire, engagé, en partie, dans une rainure de forme conjuguée usinée dans la poutre, cette rainure présentant une section ajustée à celle des parois du profilé tubulaire augmenté sensiblement de manière à définir, entre les côtés interne et externe du profilé tubulaire et les parois de la rainure, un interstice autorisant l'injection de colle. Avantageusement, le profilé tubulaire est de section circulaire. En fait, ce type de profilé tout en étant à même de reprendre2 parfaitement, les efforts soumis à la poutre, facilite l'usinage de la rainure. En outre, selon l'invention, les côtés externe et interne du profilé tubulaire sont traités de manière à présenter une rugosité améliorant l'accrochage de la colle. Les avantages obtenus grâce à cette invention en dehors, bien sûr, d'une très faible suppression de matière qui se résume à une rainure de longueur et de section ajustée à celle de la partie du profilé tubulaire engagée dans l'extrémité d'une poutre, consistent en ce que les surfaces de contact entre ce profilé tubulaire et ladite poutre sont particulièrement importantes de sorte que leur liaison par collage permet d'obtenir une tenue mécanique très performante. Un autre avantage est lié à l'aspect esthétique résultant de ce type de dispositif de liaison. En effet, celui-ci est totalement invisible extérieurement à la poutre. De plus, le profilé tubulaire en association avec la colle vient se substituer, totalement, à l'usinage, sous forme de rainure, pratiqué dans la poutre. Celle-ci n'étant, pour ainsi dire, pas fragilisée à son extrémité, sa section peut être déterminée par rapport aux contraintes effectives qu'elle est amenée à subir. Tel que déjà précisé plus haut, cet avantage est considérable dans le domaine de la construction, puisqu'une structure réalisée au moyen de poutres en bois, ainsi assemblées, peut être de poids plus réduit tout en présentant une résistance mécanique équivalente, voire supérieure. L'on peut également envisager de réaliser des portées, sans support intermédiaire, plus importantes. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se rapportant à un mode de réalisation qui n'est donné qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant au dessin joint en annexe et dans lequel - la figure 1 est une vue schématisée et en coupe partielle d'une poutre en bois équipée, à son extrémité, d'un dispositif de liaison conforme à l'invention - la figure 2 est une vue schématisée et partielle de l'outil permettant le fraisage de la rainure à même d'accueillir le profilé tubulaire constituant le dispositif de liaison - la figure 3 est une vue schématisée de l'assemblage, bout à bout, de deux poutres au moyen d'un dispositif de liaison conforme à l'invention - les figures 4 à 7 représentent de manière schématisée, différentes configurations de moyens d'assemblage que définit l'extrémité saillante du dispositif de liaison - les figures 8 à 10 représentent différentes sections de poutres équipées d'un dispositif de liaison selon l'invention; - la figure 11 représente de manière schématisée, la bague positionnée à l'embouchure de la rainure usinée dans la poutre, cette bague constituant les moyens d'étanchéité et de centrage du profilé à l'intérieur de ladite rainure - la figure 12 représente, de manière schématisée, une autre forme de réalisation du dispositif de liaison. Telle que représentée dans la figure 1, la présente invention est relative à un dispositif de liaison 1 destiné à équiper, notamment, l'extrémité 2 d'une poutre 3 en bois afin d'autoriser la fixation ou l'assemblage de cette poutre 3 au niveau d'une structure quelconque. Ainsi, ce dispositif de liaison 1 peut entrer en coopération, soit directement avec une autre poutre 3A, soit avec un dispositif de liaison de forme conjuguée, ceci dans le cadre d'un ensemble de poutres entrant dans une structure déterminée. D'autres montages sont, bien entendu, envisageables. En fait, selon l'invention, ce dispositif de liaison 1 se présente sous forme d'au moins un profilé tubulaire 4 préférentiellement métallique, destiné à être engagé, en partie, dans une rainure 5 de forme analogue à la section dudit profilé tubulaire 4 et usiné dans ladite poutre 3. Cette rainure 5 présente une section 6 légèrement supérieure à l'épaisseur 7 des parois du profilé tubulaire 4 de manière à définir, précisément, entre les côtés interne et externe dudit profilé tubulaire 4 et les parois de la rainure 5, un interstice 8, 8A. Dans ces interstices 8, 8A est injectée une colle 9, type résine d'époxyde, afin d'assurer une liaison résistante et de parfaite qualité entre le dispositif de liaison 1 et la poutre 3. A noter que l'injection de la colle 9 peut se faire de différentes manières. Ainsi, la rainure 5 peut être remplie, en partie, de colle avant d'y insérer le profilé tubulaire 4 de sorte que cette colle 9 se répartisse, effectivement, dans les interstices 8, 8A, le long dudit profilé tubulaire 4 sous l'effet de la pression d'engagement de ce dernier. Une autre solution consiste à ménager dans la poutre 3, sensiblement à hauteur du fond de la rainure 5 et de l'extrémité avant de cette dernière, des trous d'injection et d'évent. Ainsi, la colle 9 peut être injectée dans la rainure 5 après mise en place du profilé tubulaire 4, ceci depuis l'un des trous aménagés dans la poutre 3. Le contrôle du bon remplissage s'effectuera, par exemple, par débordement de la colle au niveau du trou d'évent. A noter que ledit profilé tubulaire 4 peut présenter, dans sa partie 10 introduite dans la rainure 5, une ouverture permettant de mettre en communication les interstices 8, 8A définis du côté interne et du côté externe de ce profilé tubulaire 4, ceci en vue d'assurer la répartition de la colle tout le long de ces interstices 8, 8A. En outre, une meilleure répartition de la colle 9 dans les interstices 8, 8A, sera obtenue en assurant le centrage du profilé tubulaire 4 à l'intérieur de la rainure 5 par l'intermédiaire de moyens 17 appropriés. A titre d'exemple, de tels moyens de centrage 17 peuvent se présenter sous forme de bossage ou de rebords équipant, en périphérie interne ou externe, le profilé tubulaire 4, ces bossages ou rebords présentant une épaisseur sensiblement égale à celle d'un interstice 8, 8A. Selon un autre mode de réalisation représenté plus particulièrement en figure 11, ces moyens de centrage 17 peuvent être constitués par au moins une bague de section ajustée à celle d'un interstice 8, 8A et venant s'interposer entre les parois de la rainure 5 et le côté interne et/ou, selon le cas, le côté externe du profilé tubulaire 4. Dans ce dernier cas de figure, cette bague peut présenter, en outre, un épaulement 18 à même de prendre appui sur l'extrémité 2 de la poutre 3 de manière à remplir, simultanément, la fonction de moyens d'étanchéité et d'empêcher les débordements de colle à ce niveau au moment de l'injection. Préférentiellement, le profilé tubulaire 4 est traité, au niveau de son côté interne et/ou externe, notamment dans sa partie 10 introduite dans la rainure 5, de manière à présenter une certaine rugosité, améliorant l'accrochage de la colle 9. A titre d'exemple, le côté interne et/ou externe de ce profilé tubulaire 4 peut être grenaillé. Selon un autre mode de réalisation, ce côté interne et/ou externe peut présenter des rainures circulaires. A noter, qu'en cas d'usage d'un profilé tubulaire métallique 4, celui-ci peut être chauffé, par exemple, par induction, en vue de favoriser la prise de la colle, notamment, sa polymérisation s'il s'agit d'une colle époxyde. Tel que représenté, avantageusement, dans les figures 1 et 3 à 12, tout au moins la partie 10 du profilé tubulaire 4 engagée dans la rainure 5, est de forme circulaire ce qui a pour avantage de faciliter la conception de la rainure 5, tout en conduisant à un dispositif de liaison 1 de parfaite tenue mécanique sur le plan de la résistance des matériaux et, par conséquence, à même de reprendre l'ensemble des efforts au niveau de cette extrémité 2 de la poutre 3 dans le cadre d'une liaison quelconque. La figure 2 illustre une fraise circulaire permettant l'usinage de la rainure 5. A noter que cette fraise circulaire 1 1 présentera des dimensions ajustées en fonction du profilé tubulaire 4 dont la section sera elle-même déterminée par rapport à la nature et au module des efforts à transmettre au niveau de l'extrémité 2 de la poutre 3. Par ailleurs, la rainure 5 est usinée, préférentiellement, concentriquement à l'axe longitudinal 12 de la poutre 3. Celle-ci peut être, bien sûr, de section quelconque, tel que l'illustrent les figures 8, 9 et 10. Dans la figure 12, il est représenté un mode de réalisation spécifique du dispositif de liaison 1, dans la mesure où celui-ci est constitué de deux ou plusieurs profilés tubulaires 4, 4A disposés concentriquement l'un par rapport à l'autre et engagés, en partie dans une rainure 5. En fait, dans ce cas précis, il peut être usinée, dans la poutre 3, une rainure 5 pour chacun des profilés tubulaires 4, 4A ou encore, une seule rainure 5 de section 6 telle qu'elle puisse recevoir simultanément, les différents profilés tubulaires 4, 4A, tout en préservant entre ses parois et, d'une part, le côté externe du profilé tubulaire 4 de section la plus importante et, d'autre part, le côté interne du profilé tubulaire 4A le plus petit interstice 8, 8A, où prend place la colle 9. Toutefois, dans ces conditions, l'espace persistant entre deux profilés tubulaires consécutifs 4, 4A est complété par des moyens de reprise de charge 19. En fait, ceux-ci peuvent se présenter sous forme d'un matériau de remplissage amené à coopérer intimement, par exemple, par collage, avec les parois desdits profilés tubulaires 4, 4A et de caractéristiques mécaniques au moins équivalentes à celles du bois supprimé au travers de la rainure 5. La démultiplication du ou des profilés tubulaires 4, 4A sera plus particulièrement réalisée en cas de transmission de charges importantes au travers du dispositif de liaison 1. Les figures 3 à 7 illustrent, de manière non limitative, différentes configurations que peuvent adopter les moyens d'assemblage que définit la partie saillante 13 du dispositif de liaison. Ainsi, tel qu'illustré dans la figure 3, cette partie saillante 13 peut être identique à celle 10 introduite dans la rainure 5, par exemple en vue de fixer, bout à bout, deux poutres 3, 3A. Plus précisément, la seconde poutre 3A comportera, dans ces conditions, une rainure similaire à celle 5 usinée dans la poutre 3 de manière à pouvoir accueillir ladite extrémité saillante 13 du profilé 4 du dispositif de liaison 1. Dans le cadre de la figure 4, ladite partie saillante 13 du profilé tubulaire 4, tout en restant identique à la partie 10 introduite dans la rainure 5, comporte deux ou plusieurs ouvertures 14 à même d'accueillir des broches de fixation 15 traversant, par exemple, perpendiculairement, cette partie saillante 13. La figure 5 illustre cette dernière, filetée, autorisant, par exemple, sa coopération avec une partie saillante 13 taraudée d'un dispositif de liaison 1 associé à une autre poutre 3, tel que représenté dans la figure 6. Dans le cadre de la figure 7, cette partie saillante 13 du profilé tubulaire 4 présente un méplat 16 au travers duquel l'on peut imaginer tout type de fixation. I1 convient de rappeler que ces modes de réalisation, tels que représentés dans la figure 3 à 7 ne correspondent qu'à des exemples qui ont été donnés de manière à mieux comprendre l'objet de la présente invention, sachant que les moyens d'assemblage définis par la partie saillante 13 du profilé tubulaire 4 peuvent être imaginés de forme ou de conception différente, ceci en fonction des impératifs liés aux moyens de liaison conjugués avec lesquels l'extrémité 2 de la poutre 3 doit coopérer. Grâce à l'invention, l'on peut imaginer de concevoir des structures à base de poutre en bois, plus légères, en évitant, précisément, de surdimensionner lesdites poutres. En effet, l'absence d'une fragilisation sensible au travers du dispositif de liaison, conforme à l'invention, permet ce dimensionnement plus juste des poutres en bois pour la conception d'une structure finalement, plus résistante. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaison de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1. Dispositif de liaison pour poutre en bois, caractérisé par le fait qu'il est constitué par au moins un profilé tubulaire (4, 4A), notamment métallique engagé, en partie, dans une rainure (5) de forme conjuguée usinée dans la poutre (3), cette rainure (5) présentant une section ajustée à celle des parois du profilé tubulaire (4) augmentée, sensiblement, de manière à définir, entre les côtés interne et externe du profilé tubulaire (4) et les parois de la rainure (5), un interstice (8, 8A) autorisant l'injection de colle (9). 2. Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au niveau de la poutre (3) sont réalisés un trou d'injection de colle et un trou d'évent communiquant avec la rainure (5) autorisant l'injection de colle dans cette dernière. 3. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le profilé tubulaire (4) présente, dans sa partie (10) introduite dans la rainure (5), une ouverture permettant de mettre en communication les interstices (8, 8A) définis du côté interne et du côté externe de ce profilé tubulaire (4) en vue d'assurer la répartition de la colle tout au long de ces interstices (8, 8A). 4. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le côté interne et/ou externe du profilé tubulaire (4) notamment dans sa partie (10) introduite dans la rainure (5) présente une rugosité destinée à améliorer l'accrochage de la colle (9). 5. Dispositif de liaison selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le profilé tubulaire (4) comporte, notamment, dans sa partie (10) introduite dans la rainure (5) et du côté interne et/ou externe, des rainures circulaires pour améliorer l'accrochage de la colle (9). 6. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de centrage (17) du profilé tubulaire (4) à l'intérieur de la rainure (5) pour améliorer la répartition de la colle (9) dans les interstices (8, 8A). 7. Dispositif de liaison selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens de centrage (17) sont constitués par au moins une bague de section ajustée à celle d'un interstice (8, 8A) et s'interposant entre les parois de la rainure (5) et le côté interne et/ou, selon le cas, externe du profilé tubulaire (4). 8. Dispositif de liaison selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la bague de section ajustée à celle de l'interstice (8A) préservé entre les parois de la rainure (5) et le côté externe du profilé tubulaire (4), comporte un épaulement (18) prenant appui sur l'extrémité (2) de la poutre (3) et constituant des moyens d'étanchéité à même d'empêcher le débordement de colle (9). 9. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le profilé tubulaire (4) est de forme circulaire au moins dans sa partie (10) engagée dans la rainure (5) de forme circulaire conjuguée. 10. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est implanté, dans l'extrémité (2) d'une poutre (3). 11. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la rainure (5) est usinée dans l'extrémité (2) de la poutre (3), concentriquement à l'axe longitudinal (12) de cette dernière. 12. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'assemblage définis par la partie saillante (13) du profilé tubulaire (4) par rapport à la poutre (3), telle qu'une partie saillante de configuration analogue à la partie (10) introduite dans la rainure (5) pour un assemblage bout à bout de deux poutres (3, 3A) ou une partie saillante filetée et/ou taraudée ou autre. 13. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est constitué de deux ou plusieurs profilés tubulaires (4, 4A) disposés concentriquement l'un par rapport à l'autre et engagés, en partie dans une rainure (5) de section (6) telle qu'elle puisse recevoir, simultanément, les différents profilés tubulaires (4, 4A) tout en préservant entre ses parois et, d'une part, le côté externe du profilé tubulaire (4) de section la plus importante et, d'autre part, le côté interne du profilé tubulaire (4A) le plus réduit un interstice (8, 8A) réservé à la colle (9), I'espace persistant entre deux profilés tubulaires (4, 4A) consécutifs étant complété par des moyens de reprise de charge (19), tel qu un matériau de remplissage de caractéristiques mécaniques au moins équivalentes à ceIles du bois supprimé au travers de la rainure (5).