Brevet FR2705706A1 — publié le 19941202

L' invention concerne un assemblage par éclisses d'éléments profilés pour former une poutre continue de charpente de bâtiment en appui sur plusieurs travées. Un tel assemblage est destine à former une poutre continue constituant une panne ou une lisse de charpente de couverture, de bardage ou un composant d'ossature de plancher pour bâtiment. Les éléments profilés sont largement mis en oeuvre dans les charpentes métalliques secondaires en support de couverture et de bardage et sont également utilises comme composants principaux et/ou secondaires d'ossature de plancher. De tels éléments peuvent être soit des profils laminés a chaud, soit des profilés en tôle pliée formée à froid, ces derniers étant de plus en plus souvent utilisés en raison de la grande diversité des formes de section qu'ils permettent de réaliser, de la légèreté des structures qu'ils composent, à performance égale a celle des profils laminés à chaud, de la facilité de mise en oeuvre sur le site de montage et de la qualité des traitements de surface qu'ils autorisent. L'utilisation de profilés en tôle pliée, formée à froid, résulte généralement en une économie non négligeable pour l'ensemble de la structure. L'assemblage des éléments profilés discontinus pour former une poutre continue sur plusieurs travées voire toute la longueur d'un bâtiment est décrit dans la littérature, et notamment dans EP-A-0 110 373. Ce document décrit un système de structure comportant l'assemblage de pannes ou lisses en profilés formés a froid à l'aide d'éclisses spécifiques. La mise en oeuvre rationnelle d'une charpente utilisant des profilés formés à froid exige l'optimisation des sections proprement dites des éléments profilés et de leurs accessoires, en particulier des éclisses utilisées à la jonction des profilés, jonctions très généralement réalisées au niveau des traverses des portiques constituant la charpente principale, de manière à constituer des poutres continues sur plusieurs travées. Le principal problème à résoudre lors de la conception de poutres continues est de définir un dispositif efficace garantissant une bonne continuité des profilés au niveau des appuis et une reprise convenable des efforts particuliers qui y sont appliqués. Dans les systèmes actuels, la continuité des sections profilées et leur adaptation aux efforts présents sur appui et à proximité de l'appui est réalisée par emboîtement ou par éclissage de sections semblables. L'âme de ces profilés est le plus souvent perpendiculaire aux ailes et se présente soit en paroi plane simple, éventuellement raidie, soit en paroi avec une partie médiane décentrée. La mise en continuité des profilés susmentionnés est généralement réalisée par juxtaposltion de ces profilés avec des profilés auxiliaires de section equivalente dont les âmes sont à faces parallèles entre elles et se juxtaposent par emboîtement. Il en résulte, au niveau de l'âme des poutres ainsi obtenues par assemblage d'éléments profilés, une section ayant une forme non modifiée, mais dont l'épaisseur totale est égale à la somme des épaisseurs des sections constituantes. Afin d'obtenir une rigidité suffisante de l'assemblage et des caractéristiques de section composée adaptées aux efforts qui y sont appliqués, il est courant de mettre en oeuvre des éclisses dont l'épaisseur est de l'ordre de deux fois supérieure à celle des profilés à réunir. Ce type d'éclisse permet une reprise correcte des efforts au droit de la discontinuité qui existe entre les extrémités des éléments profilés à assembler, mais présente un net surdimensionnement sur le reste de la zone d'assemblage. Ceci conduit à un alourdissement des assemblages de continuité qui tend à pénaliser le poids global d'une structure. De plus, les dispositifs d'emboltement de sections semblables ou de double éclissage fréquemment mis en oeuvre conduisent-à une discontinuité des surfaces des éléments profilés en contact avec les tôles de couverture ou de bordage. La présente invention pallie ces inconvénients en fournissant un assemblage pour une structure du type défini ci-dessus, dans lequel le profilé composé formé par l'assemblage des éléments profilés et de l'éclisse est creux, c' est-à-dire que les sections qui le constituent ont des âmes non juxtaposées formant un espace tubulaire dans leur partie médiane. Un tel profilé composé creux ou tubulaire peut être réalisé à partir d'éléments profilés dont l'âme a une partie médiane décentrée et d'une éclisse ayant soit une âme plane soit une partie médiane décentrée, posée de manière à ce que les ames soit décentrées en sens opposé. Ou bien encore les éléments profilés peuvent être a âme plate et l'éclisse à âme avec partie médiane décentrée. Ce dispositif est conçu de préférence de telle manière que la fixation des éléments profilés à réunir et de l'éclisse se réalise au dessus et en dessous de la partie médiane creuse de l'ensemble, ce qui le rend particulièrement efficace. Les caractéristiques de la section composée ainsi obtenue sont particulièrement favorables, du fait de la grande rigidité de l'élément tubulaire ainsi formé et de l'équivalence des sections constituantes, d'épaisseur identique. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, on utilise un élément profilé (panne ou lisse) ayant une section en Z à ailes symétriques raidies et une éclisse en Z à âme plate et ailes disposées perpendiculairement de part et d'autre de l'âme. Les ailes de l'éclisse sont de préférence raidies. Ce mode de réalisation présente les avantages supplémentaires d'une grande facilité de montage des différents composants et de performances optimales compte tenu de leur inertie et de leur module d'inertie par comparaison à leur poids. L'effet du profilé creux ou tubulaire ainsi créé est considérable, par rapport aux systèmes existants à âmes superposées, notamment en ce qui concerne les moments d'inertie sectoriel et de de Saint Venant qui conduisent à une rigidité à la torsion de plus de dix fois supérieure et à une stabilité d'ensemble augmentée dans des proportions très importantes. Les risques de gauchissement de telles sections composées sont largement réduits. Du fait des avantages techniques que procurent les assemblages selon la présente invention, il est possible de diminuer considérablement le poids des éléments de continuité (éclisses) par rapport aux systèmes existants en conservant des performances égales, car leur épaisseur peut se limiter à celle des éléments profilés à réunir. Le gain économique qui en résulte peut atteindre 100% par rapport aux procédés d'éclissage tels que décrits dans la technique antérieure et mis en oeuvre à l'heure actuelle. Ce gain économique est maximal si l'on tient compte, dans la conception générale de l'assemblage, du rôle effectif des échantignolles au droit de la discontinuité entre les éléments profilés à réunir, c'est-à-dire des pièces de liaison entre le profilé composite constitué par les éléments profilés et l'éclisse d'une part et la traverse d'appui correspondante d'autre part. De telles chantignolles peuvent être conçues favorablement à partir de pièces en equerre éventuellement raidies d'épaisseur adaptée aux efforts à reprendre, et de courte longueur, dont un côté est fixé sur la traverse et sur l'autre côté de laquelle est fixé le profilé composé des éléments profilés et de l'éclisse. Le profilé composé est généralement fixé en suspension sur l'échantignolle de telle sorte que les ailes proches des traverses d'appui soient légèrement écartées de cellesci.. La continuité des poutres est alors judicieusement assurée par les assemblages éléments profilés-éclisse et éclisse-échantignolle en parfaite complémentarité l'un de l'autre. En variante du dispositif décrit ci-avant, il peut être conçu une pièce unique matérialisant l'éohantignolle et l'éclisse sur base de l'effet tubulaire explicité dans le cadre de la présente invention. Par ailleurs, il est connu d'assurer le doublement de profilés à âme décentrée, de manière à former un profilé composé tubulaire, en particulier sur les travées extrêmes d'une poutre continue de grande longueur. L'utilisation d'un assemblage selon la présente invention permet, par simple allongement de l'éclisse posée sur l'appui délimitant la première travée, de réaliser ce doublement sans aucune discontinuité entre le profilé double et le profilé composé d'assemblage. Ce dispositif permet de reprendre, plus efficacement qu'avec les systèmes classiques d'emboîtement ou d'éclissage, les efforts de compression, dus par exemple, au contreventement des travées extrêmes d'un bâtiment. Cette disposition présente l'avantage de réaliser une poutre tubulaire continue en travée extrême de bâtiment, capable de reprendre plus efficacement que les systèmes classiques de doublement d'éléments profilés les efforts qui s'y appliquent y inclus, le cas échéant, ceux induits par effets de contreventement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure i est une vue générale en perspective d'une charpente métallique, la figure 2 est une vue en perspective d'un assemblage d'éléments profilés et d'éclisse, à l'aide d'une échantignolle sur une traverse, la figure 3 est une vue de bout de l'assemblage ainsi obtenu, Les figures 4, 5, 6 et 7 sont des vues d'autres modes de réalisation de cet assemblage, et La figure 8 est une vue générale en perspective d'un profilé composé disposé en travée extrême de poutre continue. La figure 1 représente de manière générale une charpente métallique dont les composants principaux sont des portiques 1 comprenant des montants 2 verticaux et des traverses 3 montées soit obliquement dans le cas d'une charpente de couverture soit horizontalement pour une ossature de plancher ou de toiture plane. Sur les montants 2 sont fixées des lisses 4 espacées verticalement de façon à constituer les composants secondaires destinés à la fixation des éléments de bardage. Sur les traverses 3 sont montées des pannes 5 constituant les composants secondaires de la charpente de couverture ou de l'ossature de plancher d'un bâtiment. Si la description qui suit se réfère plus spécifiquement à la fixation des pannes, il est entendu qu'elle s'applique tout aussi bien à des lisses ou à tout autre élément profilé du même type, quel que soit le nom particulier qu'il porte dans la technique. A titre d'exemple, sont représentés sur les figures des éléments profilés à section en Z, a ailes symétriques et à partie médiane décentrée, dont on citera à titre illustratif les modèles de la gamme OPINA de la demanderesse. Deux éléments profilés 6 et 6a, à réunir au niveau d'un appui sur une traverse 5, sont solidarisés par une éclisse 7 montée sur une échantignolle 8. L'échantignolle 8 a une dimension longitudinale correspondant sensiblement à la dimension transversale de la traverse 5 sur laquelle elle est fixée. L'échantignolle 8 peut être raidie par un bracon 8a. Sur les figures, la traverse 5 est représentée comme étant un élément de poutrelle en 1 mais d'autres sections de poutrelles peuvent également être envisageables. Une éclisse 7 est montée entre les deux extrémités des éléments adjacents 6 et 6a et l'échantignolle 8. D'une part, l'échantignolle est boulonnée ou soudée sur la traverse 5 et est boulonnée ou soudée à l'ensemble formé par l'éclisse 7 et les deux extrémités des éléments 6 et 6a de façon à solidariser ensemble l'éclisse 7 et les éléments 6 et 6a. Les deux extrémités de l'éclisse sont également boulonnées sur les parties plates de l'âme des éléments 6 et 6a. La figure 3 montre de façon détaillée le profilé composé ainsi obtenu. Sur l'échantignolle 8 fixée à la traverse 5, on place une éclisse 7 en Z à âme 7a et ailes 7b perpendiculaires à l'âme 7a et situées de part et d'autre de celle-ci. Les ailes 7b sont de préférence raidies par pliage de leur bord extrême. Les éléments profilés 6, 6a,... à réunir ont une section en z dont l'âme 10 a une partie médiane iOa décentrée et des ailes lOb symétriques, raidies par pliage de leur bord extrême. Les deux extrémités de deux éléments profilés 6, 6a sont emboîtées dans une même éclisse 7 de telle sorte que les ailes lOb soient logées dans l'aile 7b de l'éclisse, proche de la traverse 5. Bien entendu, il n'est pas nécessaire que les ailes 10b soient symétriques et l'invention s'applique à des profilés à ailes dissymétriques. Il est ainsi formé un profilé composé à section creuse médiane entre l'âme plane 7a de l'éclisse et les parties décentrées iQa des éléments 6 et Sa. Dans le cas de la figure 3, la partie creuse a une forme trapézoïdale. La figure 4 représente une variante, et notamment celle dans laquelle l'éclisse a une âme à partie médiane décentrée et est posée de telle sorte que les deux parties décentrées sont placées en sens opposé. Il est représenté des éléments profilés à réunir dont l'âme 10 a une partie médiane lOa décentrée et porte des ailes 10b symétriques, le profil étant identique à celui représenté sur la figure 3. On utilise alors une éclisse 9 dont l'âme comporte une partie médiane 9a décentrée. L'éclisse peut comporter une aile raidie ou non, côté opposé à la traverse ou des deux côtés de l'âme. Sur la figure 4, l'éclisse ne comporte pas une telle aile. Le profilé composé ainsi obtenu a une section doublement creuse de part et d'autre de l'échantignolle 8. Les figures 5 et 6 sont des variantes de la figure 4 avec éléments profilés à âme plane et éclisse à âme décentrée où des numéros de référence identiques désignent des éléments identiques. Sur la figure 5, l'âme des éléments profilés est plane, et l'éclisse est à âme décentrée. Sur la figure Q, les éléments profilés à âme plane sont placés entre l'éclisse à âme décentrée et l'echantignolle. La figure 7 représente le même type de dispositif où l'échantignolle et l'éclisse sont constituées d'une pièce unique 18 directement fixée sur un composant de charpente principale. L' échantignolle-éclisse et/ou l'élément profilé sont à âme décentrée. Afin de limiter l'épaisseur de l'échantignolle-éclisse, un renfort 18a peut être nécessaire au droit de la discontinuité des éléments profilés à réunir. La figure 8 est une perspective montrant l'assemblage en poutre tubulaire d'un élément profilé 6 et d'une éclisse rallongée 17 à la longueur d'une travée. Ce dispositif peut être utilisé en travée extrême de bâtiment par exemple pour une reprise d'efforts de contreventement. - REVENDICATIONS 1.- Assemblage par éclisses d'éléments profilés, réalisé sur au moins trois appuis définissant au moins deux travées en vue de former une poutre continue de charpente de bâtiment zut ou d'ossature de plancher, caractérisé en ce que le profilé composé formé par l'assemblage des éléments profilés (6,6a) et de l'éclisse 2.- Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (6,6a) à assembler ont une âme (10) non plane, avec une partie médiane (lOa) décentrée, et que l'éclisse (7) a une âme (7a) plane. 3.- Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (6,6a) à assembler ont une âme (10) non plane, avec une partie médiane (10a) décentrée, et que l'éclisse 4.- Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (6, 6a) à assembler ont une ame a une âme non plane avec une partie médiane décentrée. 5.- Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments profilés (6,6a) sont des profilés en # à âme 5.- Assemblage selon la revendication 2 ou 5, caractérisé en ce que les éclisses (7) ont deux ailes (7b) perpendiculaires et disposées de part et d'autre de l'âme plane (7a) commune. 7.- Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une échantignolle (8) fixée sur un composant principal (5) de charpente de bâtiment ou d'ossature de plancher, échantignolle sur laquelle sont solidarisés les éléments profilés (6,6a) Sa > à réunir et l'éclisse 8.- Assemblage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'échantignolle (8) est placée entre les éléments profilés (6, 5a) et l'éclisse (I), 9.- Assemblage selon la revendication 7, caractérise en ce que les éléments profilés (6, 6a) et l'éclisse (7) sont d'un même côté de l'échantignolle t8). 10.- Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'clisse est fixée directement sur un composant principal (5) de charpente de bâtiment ou d'ossature de plancher, constituant ainsi une chantignolle-éclisse (18) sur laquelle sont solidarisés les éléments profilés à réunir, en dessus et en dessous de la partie creuse formée par les âmes de ceux-ci et de 1 l'échantignolle- éclisse. 11. - Eclisse a âme plane ou à âme à partie médiane décentrée, destinée à être utilisée dans un assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 12.- Echantignolle-éclisse en un seul tenant à âme plane ou a âme à partie médiane décentrée, destinée à être utilisée dans un assemblage selon la revendication 10. 13.- Charpente métallique obtenue par fixation sur des composants principaux d'assemblages d'éléments profiles et d'éclisse selon l'une quelconque des revendications 1 a 10.