Brevet FR2738854A1 — publié le 19970321

La présente invention a pour objet un élément d'angle utilisable notamment dans le domaine des charpentes métalliques pour assurer la liaison entre des montants verticaux de cette charpente et des éléments de structure destinés à constituer la toiture. Dans la réalisation des charpentes métalliques en profilés ou à treillis, l'élément d'angle est une pièce qui est très sollicitée par les efforts internes et externes et demande une spécificité propre d'une part: - aux différentes pentes de toiture, et, d'autre part, - aux différents moyens de fixation ou d'assemblage connus tels que rivetage, soudage et bridage. Les fermes en poutrelle d'acier ou en charpente en treillis formant la toiture devront toujours venir se liaisonner aux longs pans préfabriqués ou existants. Elles sont fixées par un des moyens décrits ci-dessus. Au raccordement de la partie inclinée et verticale, zone fragile de l'assemblage, toute charpente métallique ainsi conçue nécessite a fortiori, un élément d'angle ou secteur angulaire de reprise. Divers brevets et produits existants décrivent des angles dans leur gamme de charpente métallique mais ces angles ont une géométrie propre à chaque module ou suivant le cas un système de ridoir, tendeur et articulation qui leur donne la forme mais fragilise la pièce. Les figures annexées la, lb et lc illustrent différentes réalisations d'éléments d'angles connus pour assurer la liaison entre un montant vertical 4 ou 4' et un élément de structure de toiture 3 ou 3'. Dans ces exemples connus, du type représenté sur les figures la et lb, l'élément d'angle 2 est rigide et fixé d'une part sur le montant vertical 4 ou 4' et sur l'élément de charpente 3 ou 3'. L'élément d'angle a une géométrie fixe, ce qui fait que l'élément de structure de toiture 4, 4' présente toujours la même inclinaison. Dans le cas du mode de réalisation de la figure lc, L'élément d'angle 2' a une géométrie variable. I1 est par exemple constitué par différents éléments articulés tel que 2'a. La configuration qui sera adoptée finalement est obtenue par exemple par des ridoirs de blocage 2'b. On comprend qu'une telle structure est certes adaptable à différentes inclinaisons de l'élément de toiture mais qu'elle est complexe dans sa mise en oeuvre et qu'elle présente une rigidité mécanique relative. On comprend donc qu'il existe un véritable besoin de disposer d'un élément d'angle pour assurer la liaison mécanique entre des montants verticaux et des éléments de structure de toiture qui puissent s'adapter à différentes inclinaisons de l'élément de toiture. Un objet de la présente invention est de fournir un élément d'angle permettant de résoudre le problème énoncé ci-dessus tout en étant d'une mise en oeuvre aisée, d'une résistance mécanique suffisante et d'un coût réduit. Pour atteindre ce but, selon l'invention, l'élément d'angle pour relier un montant vertical à un élément de structure de toiture se caractérise en ce qu'il comprend: un ensemble rigide ayant en élévation sensiblement la forme d'un triangle présentant un premier côté destiné à être rendu solidaire de l'extrémité du montant et un deuxième côté sur lequel est fixé l'élément de structure de toiture, l'angle a formé par les premier et deuxième côtés étant aigu, et des moyens réglables d'angulation solidaires dudit premier côté et aptes à être fixés sur l'extrémité supérieure dudit montant pour adapter la direction dudit deuxième côté par rapport à l'horizontale. On comprend que grâce au fait que l'élément d'angle est constitué d'une part par un élément rigide de forme triangulaire et d'autre part par des éléments qui permettent de modifier l'angulation de cette pièce rigide par rapport au montant vertical, on peut réaliser des charpentes métalliques dont les éléments de toiture présentent des inclinaisons variables tout en utilisant toujours le même élément d'angle. Cest seulement lors de la mise en oeuvre de ces éléments que l'inclinaison est définie par réglage des éléments d'angulation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles: Les figures la à lc déjà décrites montrent des éléments d'angle de type connu; Les figures 2a à 2d représentent l'élément d'angle à géométrie et inertie variables selon l'invention recevant les fermes et les poteaux de conception soit en treillis, soit en poutrelle métallique; Les figures 3a à 3c illustrent toujours selon l'invention par le jeu des vérins les différentes positions géométriques que peut prendre la pièce d'angle;; Les figures 4a et 4b montrent l'élément d'angle à géométrie et inertie variables selon l'invention dans sa forme d'aile d'avion et sa section en forme de I, respectivement en élévation et en coupe selon la ligne BB de la figure 4a; Les figures 5a et 5b illustrent en vue de face et en coupe selon la ligne BB de la figure 5a, les moyens de fixation des fermes à l'angle; La figure 6 montre en élévation un élément d'angle muni de galets de roulement; La figure 6a est une vue partielle en coupe selon la ligne AA de la figure 6; La figure 7 montre la réalisation d'une couverture par translation des blocs fermes et d'angles à géométrie et inertie variables. L'invention est particulièrement développée pour des constructions de charpentes de petites, moyennes et grandes dimensions. Les anciennes constructions présentaient de nombreux inconvénients, comme par exemple une spécification propre à chaque module tant pour l'angle de toiture que pour son raccordement avec les poteaux. Désormais, la présente invention permet d'y pallier. Les figures 2a à 2d présentent l'application de l'élément d'angle 1 à géométrie et inertie variables pour la fixation des éléments 3 et 4. Sa fonction optimale permettra de s'adapter tant pour une petite que pour une grande portée ou ouverture. Par la technique de construction avec l'élément d'angle 1 à géométrie et inertie variables et le réglage des vérins 5 et 6 de la figure 4, il sera très facile de donner l'inclinaison propre à la toiture du bâtiment telle que leur a imposé l'architecte ou que le site, notamment les zones à neige, la nécessitera. L'angle à géométrie et inertie variables a une forme élancée et est de construction simple. Le serrurier ou l'homme de l'art réalisera facilement à un coût raisonnable la pièce telle que décrite à la figure 4. En se référant maintenant aux figures 4a et 4b, on va décrire plus en détail le mode de réalisation préféré de l'élément d'angle. Comme on l'a déjà indiqué, l'élément d'angle 1 est constitué essentiellement par un élément rigide 20 et par des organes de réglage d'inclinaison constitués de préférence par deux vérins 5 et 6. L'élément rigide 20 a une forme triangulaire en élévation comportant un premier bord 22 destiné à être rendu solidaire de l'extrémité du montant 4, un deuxième bord 24 sur lequel on viendra fixer l'élément de structure de charpente en un troisième bord 26. De préférence, l'angle a compris entre les bords 22 et 24 correspond à une pente comprise entre 20 et 30 %. De préférence encore, il correspond à une pente de 20% qui est la côte standard pour les toitures.De préférence également, l'angle b entre les côtés 22 et 26 est au moins égal à 90 degrés et de préférence obtus. On comprend qu'ainsi, la longueur du côté 24 est augmentée, ce qui améliore la liaison mécanique entre l'élément de toiture et la pièce rigide 20. Comme le montre mieux la figure 4b, le bord 22 de l'élément rigide 20 est constitué par une cornière en U 30 tandis que les bords 20 et 26 sont constitués par une aile plane 32, 34, la cornière 30 et les ailes 32 et 34 étant fixées sur l'âme plane 38 de la pièce 20. On obtient ainsi un moment d'inertie dans un plan vertical qui varie d'une extrémité à l'autre de la pièce. De préférence, l'âme 38 est ajourée, par exemple, en 40 pour diminuer le poids de la pièce. La figure 4b montre que, de préférence, l'extrémité mobile Sa, 6a des vérins 5, 6 est articulée sur la cornière en U 30 par l'intermédiaire de goupilles 42 engagées dans des trous circulaires ou oblongs 44 percés dans la cornière 30. Les vérins 5, 6 représentés sur les figures 4 sont purement mécaniques (vis, écrou). On pourrait également utiliser des vérins hydrauliques ou pneumatiques. En outre, de préférence, l'extrémité de la cornière 30 la plus proche du commet de l'angle b comporte un trou 39 pour la fixation d'un tirant 41 dont l'autre extrémité est fixé à la pièce d'angle correspondante. Les figures 3a à 3c montrent les différentes inclinaisons que peut prendre l'élément de toiture 3 fixé sur l'élément d'angle selon le réglage des vérins 5 et 6. Dans le cas de la figure 3a, cette inclinaison est celle de l'élément d'angle lui-même et dans le cas de la figure 3c, l'élément de toiture est horizontal. La figure 6 montre un élément d'angle selon l'invention qui est équipé de galets de roulement 50 sur son bord inférieur 22 et d'organes de fixation 52 de l'élément de toiture sur l'élément d'angle. Les figures Sa et Sb montrent un mode de réalisation préféré des organes de fixation 52. Sur ces figures, on a représenté l'aile supérieure 32 de l'élément d'angle et un élément 54 du treillis constituant l'élément de toiture. L'organe de fixation est essentiellement constitué par deux crapauds 56 coopérant avec la face inférieure de l'aile 32 associé chacun à une tige de serrage 58. Les deux tiges de serrage 58 avec leur tête 60 appliquent une plaque 62 sur l'élément de treillis 54. Grace à cette disposition, on réalise la fixation du treillis sur l'élément d'angle sans qu'il soit nécessaire de prévoir de trous de fixation sur l'élément d'angle ou sur le treillis. Les organes de fixation 52 peuvent donc être mis en place à tout endroit convenable sur l'aile supérieure 32 de l'élément d'angle 1. En se référant maintenant à la figure 6a, on va décrire un mode préféré de montage des galets de roulement 50 sur la cornière en U 30. Le galet 50 est monté sur la cornière par brochage ou clavetage par l'intermédiaire d'une pièce 64 définissant un axe de roulement XX' parallèle au plan de l'élément d'angle 1. De préférence, il est prévu, au droit des galets, sur la cornière 30, des étriers ou pontels 66 qui permettent la fixation de barres de liaison 68 à l'aide de clavettes 70 engagées également dans des fourches 72 solidaires des extrémités des barres 68. Ces barres permettent de réaliser un caisson rigide constitué par le liaisonnement parallèle ou en diagonale d'une poire d'éléments d'angle. Comme le montre mieux la figure 7, l'intérêt des galets 50 est de permettre le montage d'un élément de structure de toiture complet 80 fixés à chaque extrémité sur deux éléments d'angle 82 et 82' sur une plate-forme en hauteur 84 et de déplacer par roulement sur des pistes 86 prévues au sommet des montants 4 la structure complète depuis la plate-forme de montage 84 jusqu'à sa position finale. C'est alors qu'on procède à la fixation du corps des vérins 5 et 6 sur l'extrémité supérieure des montants. REVENDICATIONS 1. Elément d'angle pour relier un montant vertical à un élément de structure de toiture caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble rigide ayant en élévation sensiblement la forme d'un triangle présentant un premier côté destiné à être rendu solidaire de l'extrémité du montant et un deuxième côté sur lequel est fixé l'élément de structure de toiture, l'angle a formé par les premier et deuxième côtés étant aigu, et des moyens réglables d'angulation solidaires dudit premier côté et aptes à être fixés sur l'extrémité supérieure dudit montant pour adapter la direction dudit deuxième côté par rapport à l'horizontale. 2. Elément d'angle selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième angle adjacent au premier côté est obtus ou droit. 3. Elément d'angle selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'angle a correspond à une pente comprise entre 20 et 30 pourcents. 4. Elément d'angle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens réglables d'angulation comprennent au moins un organe de liaison mécanique à longueur réglable sensiblement vertical, dont une première extrémité est solidaire du bord de l'ensemble rigide correspondant au premier côté et dont l'autre extrémité est fixable sur l'extrémité supérieure dudit montant. 5. Elément d'angle selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux organes de liaison mécanique à longueur réglable sensiblement identiques fixés en deux points distincts dudit premier bord. 6. Elément d'angle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit ensemble rigide comprend une âme de forme générale triangulaire, dont le premier côté est solidaire d'une cornière en U et dont les deux autres côtés sont solidaires d'une aile plane. 7. Elément d'angle selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite âme est ajourée. 8. Elément d'angle selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'aile formant le troisième côté de l'ensemble rigide est munie d'une pluralité de moyens de fixation de l'élément de structure de toiture, lesdits moyens de fixation étant répartis sur toute la longueur dudit troisième côté. 9. Elément d'angle selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation comprennent des moyens de serrage à crapaud. 10. Elément d'angle selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque moyen de fixation comprend deux éléments de serrage reliés entre eux par une plaque, chaque élément de serrage étant monté de part et d'autre de l'ensemble constitué par l'aile du deuxième côté dudit ensemble rigide et une partie dudit élément de structure de toiture. 11. Elément d'angle selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le premier côté dudit élément rigide est muni d'un trou d'ancrage, d'un tirant à proximité de son extrémité opposée à celle qui correspond à l'angle de valeur a. 12. Elément d'angle selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un galet de roulement solidaire du premier bord de l'élément rigide dont l'axe de roulement est parallèle au plan principal dudit élément rigide.