Brevet FR2737745A3 — publié le 19970214

FR 2737745 A3 19970214 FR 9509749 A 19950808 DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine du bâtiment, en particulier de la construction industrialisée mettant en oeuvre des assemblages capables de transmettre des efforts importants dans les structures et a pour objet un procédé d'assemblage coplanaire de pièces de charpente en bois. L'invention a également pour objet l'assemblage ainsi obtenu. La structure anisotrope du bois rend difficile et compliquée la conception des assemblages des pièces de charpente entre elles. En effet, la sollicitation admissible du bois peut varier dans un rapport de 1 pour la traction transversale à 33 fois plus pour la compression axiale. La variation dimensionnelle transversale du bois sous l'influence des variations hygro-thermiques est un autre handicap dans la conception des assemblages. Ces difficultés obligent à adjoindre des éléments métalliques aux assemblages, afin de rétablir des conditions de sollicitations mécaniquement acceptables. Cependant, ces éléments complémentaires sont généralement coûteux et peu esthétiques, de sorte que les prescripteurs renoncent souvent à recourir au bois malgré ses excellentes qualités de résistance, de légèreté, d'esthétique, d'isolation thermique et électrique, de durabilité et l'absence de corrosion. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant des solutions simples et faciles à mettre en oeuvre, permettant de réduire considérablement l'importance du métal dans les assemblages tout en augmentant de manière importante la capacité de transmission des efforts. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'assemblage coplanaire de pièces de charpente en bois caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à munir les pièces à assembler, sur toute la hauteur de leurs faces en contact correspondantes, de moyens d'imbrication, puis à solidariser lesdites pièces par coopération de forme et boulonnage sur chantier, sans moyen spécial, à sec et sans colle, quelles que soient les conditions climatiques du chantie L'invention a également pour objet un assemblage de pièces, obtenu par mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'au niveau des faces en contact les pièces sont pourvues chacune, sur toute la hauteur de ces faces, de moyens d'imbrication mutuelle transmettant, après serrage desdites pièces par boulonnage, les efforts dans les pièces. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférées, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels:: la figure 1 est une vue partielle en plan d'un assemblage conforme à l'invention; la figure 2 (a et b) est une vue schématique respectivement en élévation latérale et en plan d'un assemblage coplanaire d'éléments de charpente; les figures 3 à 6 sont des vues en élévation latérale de différents modes de réalisation d'assemblages conformes à l'invention; la figure 7 est une vue partielle en élévation latérale représentant le principe de disposition des moyens d'imbrication mutuelle, et les figures 8 à 11 sont des vues analogues à celles de la figure 1 représentant d'autres variantes de réalisation de l'invention. Conformément à l'invention et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, la figure 1 des dessins annexés, le procédé d'assemblage coplanaire de pièces 1 et 2 de charpente en bois consiste essentiellement à munir lesdites pièces 1 et 2 à assembler, sur toute la hauteur de leurs faces en contact correspondantes, de moyens d'imbrication 3, puis à solidariser lesdites pièces par coopération de forme et boulonnage 4 sur chantier, sans moyen spécial, à sec et sans colle, quelles que soient les conditions climatiques du chantier Ainsi, au niveau des faces en contact, les pièces 1 et 2 sont pourvues chacune, sur toute la hauteur de ces faces, de moyens d'imbrication mutuelle 3 qui transmettent, après serrage desdites pièces 1 et 2 au moyen de boulons 4, les efforts dans les pièces 1 et 2. Une telle connexion bois sur bois de sous-ensembles, ou pièces 1 et 2, tels que les poutres, fermes, arcs et portiques, représentés respectivement aux figures 2 à 6, dans laquelle les assemblages se trouvent essentiellement dans un même plan, permet la transmission d'efforts considérables, de l'ordre de quelques centaines de tonnes, avec la possibilité d'inversion des efforts, par exemple sous la sollicitation du vent, ce sans amplification des jeux. Les moyens d'imbrication mutuelle 3 sont avantageusement réalisés, selon une caractéristique de l'invention, et comme le montrent les figures 1, 8 et 10, par un usinage des faces en contact des pièces 1 et 2 réalisant par coopération de forme des assemblages successifs parallèles à tenon et mortaise, en forme de cannelures à flancs droits (figure 1) ou inclinés (figure 8) ou encore de queue d'aronde (figure 10). Ces imbrications sont bien entendu réalisées sur tout la hauteur des faces concernées s'étendant entre les bords supérieurs et inférieurs des pièces 1 et 2, l'usinage des imbrications 3 étant réalisé de manière débouchante. Cela ressort plus particulièrement des figures 2 à 7 des dessins annexés. Par une telle réalisation des moyens d'imbrication 3, les faces d'assemblage sont simplement mises en contact par application l'une sur l'autre et imbrication des moyens 3 (figures 1 et 8) ou par insertion des tenons prévus sur une face dans les mortaises correspondantes de l'autre face (figure 10), l'assemblage étant alors maintenu par l'intermédiaire de quelques boulons de serrage 4. ll en résulte que le bois constitutif des pièces 1 et 2 transmet lui-même, d'une pièce à l'autre, les efforts.En cas de réalisation de l'assemblage au moyen d'une série de queues d'aronde parallèles (figure 10), le maintien de l'assemblage peut être assuré par la seule forme des moyens 3, une injection de colle comblant les jeux d'emboîtement pouvant suffire à éviter tout risque de désolidarisation ultérieure. Selon une autre caractéristique de l'invention, afin d'éviter des risques de rupture sous sollicitations brutales, notamment sismiques ou chocs, les moyens 3 d'imbrication mutuelle peuvent être munis d'un revêtement en une masse élastique. Une telle masse élastique est capable d'absorber une énergie instantanée élevé, de sorte que les sollicitations peuvent être absorbées entièrement sans risque de destruction des pièces constitutives de la charpente ou autre. Selon une autre caractéristique de l'invention, et comme le montre la figure 7 des dessins annexés, les moyens d'imbrication 3 prévus sur toute la hauteur des faces en contact des pièces 1 et 2 s'étendent sensiblement perpendiculairement à la direction de la résultante des forces axiales générées dans lesdites pièces 1 et 2 et sensiblement perpendiculairement au fil du bois constituant ces pièces 1 et 2. ll en résulte que les variations dimensionnelles transversales du bois, dues à la dessiccation ou au gonflement du bois, sont ainsi sans effet sur la précision d'emboîtement et sur le bon fonctionnement de l'assemblage, qui suit lesdites variations. Dans le cas de deux pièces assemblées en formant entre elles un angle, les moyens 3 s'étendent donc perpendiculairement à la bissectrice de l'angle formé par lesdites pièces 1 et 2. La figure 9 des dessins annexés représente un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel les moyens d'imbrication 3 sont constitués par des clavettes métalliques S disposées entre les faces en contact et coopérant avec des entailles correspondantes 6 prévues dans lesdites faces en contact des pièces 1 et 2. Ainsi, la coopération bois sur bois est remplace par l'insertion de clavettes 5, par exemple en fer plat, qui permettent de solliciter au cisaillement tous les plans en contact et, en conséquence, de permettre un accroissement important de l'effort à transmettre par rapport à l'assemblage bois sur bois. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, et comme le montre la figure 1 1 des dessins annexés, les moyens d'imbrication 3 sont constitués par des clavettes 7 coopérant par forme, à savoir par queue d'aronde ou par T, avec des mortaises 8 prévues sur les faces correspondantes des pièces 1 et 2 et réalisant le maintien desdites pièces 1 et 2. Dans ce mode de réalisation, comme dans celui selon la figure 10, la pérennité du maintien des pièces entre elles peut être réalise par remplissage des jeux d'emboîtement au moyen daine colle ou autre. Les clavettes 7 se présentent, dans un tel cas, sous forme de deux queues d'aronde reliées par leur petit côté ou sous forme d'un profilé en I constitué en fait par deux profilés en T inversés, reliés par leur base. Les dispositifs d'assemblage selon les figures 1 et 8 à 1 1 sont particulièrement adaptés à l'assemblage de pièces en bois, le bois ne subissant pas de déformation dans le sens axial de la fibre, alors que les amplitudes de déformation transversale sont importantes sous l'effet de variations hygrothermiques. n est ainsi possible de s'affranchir des variations dimensionnelles transversales sans altérer la précision de l'assemblage entre le moment de l'usinage, l'exposition aux intempéries du chantier et la mise en situation d'utilisation des structures. L'invention permet, par ailleurs, la transmission d'efforts importants sans que la section passante des pièces soit notablement affectée. n devient ainsi possible de transmettre des efforts atteignant 85 % à 90 % des capacités de transmission d'une pièce passante de section équivalente non entaillée. n en résulte que l'assemblage conforme à l'invention permet de recourir plus souvent à des joints de montage sur chantier, de sorte que le transport de pièces de très grande longueur pourra être évité, ce qui entraine une économie conséquente pour l'ensemble du chantier. En outre, le rendement de l'assemblage conforme à l'invention augmente proportionnellement à l'épaisseur des pièces de bois en contact, la profondeur de l'entaille formant le moyen 3, en général comprise entre 1 cm et 2 cm, restant constante, quelle que soit l'épaisseur des pièces en bois utilisées, le rapport profondeur d'entaille sur épaisseur de bois s'améliorant avec l'épaisseur de la pièce. Du fait de la prévision des moyens 3 dans l'épaisseur des pièces en bois, les éléments de charpente principaux ou secondaires peuvent ainsi être pré équipés sans présenter de saillie gênante pour leur empilement ou leur juxtaposition lors du transport de l'atelier vers le chantier. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser des assemblages coplanaires bois sur bois à haut rendement mécanique, à entailles ou clavettes multiples maintenues par des dispositifs métalliques standard de connexion transversale et permettant une totale préfabrication. Le procédé et le mode de réalisation conforme à l'invention permettent d'apporter des réponses immédiatement utilisables dans le domaine de la conception des structures. Les assemblages conformes à l'invention permettent, en outre, une préfabrication totale et la disparition visuelle des connexions entre les pièces qui restent dans le plan des éléments assemblés. Ainsi, il est possible de cacher pratiquement tous les organes métalliques dans la masse du bois constituant les différentes pièces à assembler, de sorte que la sécurité au feu de structure bois peut encore être améliorée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage coplanaire de pièces de charpente en bois caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à munir les pièces (1 et 2) à assembler, sur toute la hauteur de leurs faces en contact correspondantes, de moyens d'imbrication (3), puis à solidariser lesdites pièces par coopération de forme et boulonnage (4) sur chantier, sans moyen spécial, à sec et sans colle, quelles que soient les conditions climatiques du chantier. 2. Assemblage de pièces, obtenu par mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au niveau des faces en contact les pièces (1 et 2) sont pourvues chacune, sur toute la hauteur de ces faces, de moyens (3) d'imbrication mutuelle transmettant, après serrage desdites pièces par boulonnage (4), les efforts dans les pièces (1 et 2). 3. Assemblage, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'imbrication mutuelle (3) sont réalisés, par un usinage des faces en contact des pièces (1 et 2) réalisant par coopération de forme des assemblages successifs parallèles à tenon et mortaise, en forme de cannelures à flancs droits ou inclinés ou encore de queue d'aronde. 4. Assemblage, suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens (3) d'imbrication mutuelle sont munis d'un revêtement en une masse élastique. 5. Assemblage, suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens d'imbrication (3) prévus sur les faces en contact des pièces (1 et 2) s'retendent sensiblement perpendiculairement à la direction de la résultante des forces axiales générées dans lesdites pièces (1 et 2), de sorte que les variations dimensionnelles transversales du bois, dues à la dessiccation ou au gonflement du bois, sont sans effet sur la précision d'emboîtement et sur le bon fonctionnement de l'assemblage, qui suit lesdites variations. 6. Assemblage, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'imbrication (3) sont constitués par des clavettes métalliques (5) disposées entre les faces en contact et coopérant avec des entailles correspondantes (6) prévues dans lesdites faces en contact des pièces (1 et 2). 7. Assemblage, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'imbrication (3) sont constitués par des clavettes (7) coopérant par forme, à savoir par queue d'aronde ou par T, avec des mortaises (8) prévues sur les faces correspondantes des pièces (1 et 2) et réalisant le maintien desdites pièces (1 et 2). 8. Assemblage, suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la pérennité du maintien des pièces entre elles est réalisée par remplissage des jeux d'emboîtement au moyen d'une colle ou autre.