Brevet FR2745831A1 — publié le 19970912

DISPOSITIF D'ASSEKBLAGE DE PIECES DE BOIS DE CONSTRUCTION La présente invention a pour objet un dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction, notamment de charpentes et le procédé pour la réalisation de ce dispositif. Ce dispositif permet de réaliser des assemblages de plusieurs pièces de bois, de les maintenir dans des positions angulaires relatives quelconques prédéterminées. Ces assemblages, indémontables, présentent, des caractéristiques mécaniques élevées, une excellente tenue au feu, un aspect esthétique certain. Les principaux inconvénients des dispositifs connus résident dans la difficulté d'éviter le fendage des pièces de bois au niveau de leur liaison du fait des forces de cisaillement qui s'exercent sur les éléments d'assemblage. Ces éléments, en effet, s'insèrent généralement dans des cavités de forme conjuguée réalisées sur les faces en vis à vis des pièces à assembler. Chaque noeud d'assemblage est maintenu par un boulon indispensable pour le serrage des pièces entre elles. L'utilisation d'un boulon implique un enlèvement de matière donc une diminution de la résistance aux forces s'exerçant sur les pièces à assembler. Cet enlèvement de matière est en conséquence compensé par un surdimensionnement des pièces de bois à assembler. Pour renforcer l'assemblage et faire supporter les efforts de cisaillement les brevets WUCHERPFENNIG DE-C 729 692 et 880 052 proposent des plaques d'assemblages constituées de deux éléments distincts. Ces plaques non solidaires de la plaque de liaison sont facilement dissociables. Chaque noeud d'assemblage nécessite l'emploi de boulons. Le brevet MYER US.A. 2.283.943 protège un gousset d'assemblage dont les parties saillantes sont insérées dans les pièces à assembler serrées par boulons. L'utilisation d'anneaux non fermés déformables dans leurs cavités par les forces en présence est préconisée par SEGER US.A. 1.902.380 et VOSS GB. A. 143.869. Ces dispositifs ne permettent pas de conférer à l'assemblage l'homogénéité indispensable pour éviter le cisaillement des pièces de bois à assembler. Tous ces brevets font appel à autant de boulons que de noeuds d'assemblage. Le brevet GEZAT EP 0.284.494 se propose de diminuer le nombre de boulons utilisés pour maintenir serré l'assemblage en intercalant une plaque plane entre les pièces à assembler. Cette plaque comporte des anneaux cylindriques de part et d'autre de son plan s'insérant dans des évidements de forme conjuguée réalisés sur les faces en appui. Bien que la plaque soit encore surdimensionnée, ce dispositif est plus homogène que les précédents, il permet de mieux répartir les efforts de cisaillement sur des anneaux de surfaces périphériques très supérieures à celles des boulons. I1 limite en outre le nombre de boulons. La présente invention se propose d'éviter le surdimensionnement des pièces à assembler donc limiter voire éliminer l'utilisation de boulons. L'assemblage doit permettre une grande résistance mécanique, de conception simple, sa mise en oeuvre doit être aisée et peu coûteuse. Résistant au feu il doit être esthétique. Selon l'invention le dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction notamment de charpentes comprenant au moins un gousset sensiblement plan interposé entre deux pièces de bois à assembler et comportant, répartis de part et d'autre de ce plan, des moyens destinés à éviter les cisaillements desdites pièces de bois, des éléments maintenant serrées entre-elles ces pièces de bois, ledit dispositif se caractérise en ce que, les moyens destinés à éviter les cisaillements répartis de part et d'autre du plan du gousset sont constitués de barrettes liées orthogonalement au gousset, lesquelles s'insèrent en position d'assemblage dans des évidements réalisés dans les pièces de bois à assembler, les éléments maintenant serrées entre-elles les pièces de bois sont des boulons et/ou de la colle. Avantageusement chacune des barrettes liées orthogonalement au gousset est de forme sensiblement parallélépipédique permettant son insertion dans l'évidement correspondant réalisé dans la pièce de bois. De préférence les barrettes sont disposées en vis en vis de part et d'autre du plan du gousset, décalées d'environ une largeur de barrette. Selon une autre caractéristique les barrettes comportent des trous non débouchants réalisés sur les faces longitudinale et latérales destinés à faciliter leurs liaisons avec le gousset et la pièce de bois. Avantageusement les barrettes et le gousset sont métalliques et liés entre eux par soudage à plat. Ainsi les dimensions, des barrettes parallélépipédiques et du gousset, sont déterminées par les efforts de cisaillement encaissés par l'assemblage des poutres de bois. La forme du gousset résulte du nombre et de la disposition des pièces de bois à assembler. Le gousset et les barrettes sont généralement métalliques de sorte que leur liaison est facilement réalisée par soudage. Pour ce faire il est plus aisé de percer des trous dans le gousset et les trous correspondants non débouchants sur la face longitudinale de la barrette de façon à obtenir une soudure affleurante. Ces soudures peuvent être renforcées par des cordons de soudure faits transversalement. L'ensemble gousset-barrettes peut également être réalisé par moulage à l'aide de matériaux composites judicieusement choisis tels que fibres de carbone et résine appropriée. Ces matériaux sont alors disposés en couches successives puis polymérisés. Dans ce cas les barrettes ne seraient plus décalées l'une par rapport à l'autre. Par ailleurs les trous non débouchants réalisés sur les faces latérales sont destinés à augmenter l'adhérence avec la pièce de bois dans laquelle les barrettes sont insérées. Avantageusement les éléments maintenant serrées entre-elles les pièces de bois sont des vis et/ou boulons placés en bordure du gousset muni de ses barrettes. Selon une autre réalisation au moins l'une des pièces de bois à assembler comporte un évidement destiné à insérer le gousset de façon que les pièces de bois soient jointives et puissent être maintenues serrées entre elles par collage. De préférence les évidements réalisés dans les pièces de bois à assembler et destinés à insérer les barrettes ont une section en queue d'aronde permettant d'injecter de la résine entre la barrette et l'évidement. L'ensemble gousset-barrettes forme ainsi une seule pièce assurant la liaison entre les différentes pièces de bois à assembler. Le gousset muni de ses barrettes est positionné sur chacune des pièces de bois. Les barrettes sont insérées dans les évidements correspondants réalisés dans les pièces de bois. Les deux pièces de bois à assembler sont séparées d'un espace correspondant à l'épaisseur du gousset. Ces pièces sont maintenues serrées entre-elles par des boulons ou des vis placés en bordure de l'ensemble gousset-barrettes. Ces boulons ne supportent aucun effort de cisaillement. Une autre façon de réaliser l'assemblage de ces pièces de bois consiste à réaliser un évidement dans l'une des pièces permettant d'insérer le gousset de sorte que les deux pièces à assembler soient jointives. L'assemblage des pièces peut alors être réalisé par collage évitant la présence de boulons inesthétiques, et augmentant de ce fait la surface à coller. Ce sont les barrettes qui encaissent les efforts de cisaillement de l'assemblage des pièces de bois reprenant ainsi les moments de flexion. Pour ce faire il est indispensable que l'ajustage barrette-évidement soit réalisé sans jeu. Une variante de réalisation consiste à créer un jeu entre la barrette et l'évidement et injecter dans l'espace correspondant une résine polymérisable, de façon à être sûr de n'avoir pas de jeu. Pour assurer une bonne liaison barretteévidement-résine il est souhaitable d'une part de percer préalablement des trous non débouchants sur les faces latérales de la barrette et d'autre part de réaliser un évidement de section en queue d'aronde. Le procédé permettant de réaliser un assemblage à l'aide du dispositif selon l'invention comporte les phases suivantes A - réalisation du gousset à la forme permettant l'assemblage deux par deux des différentes pièces de bois et comportant des trous destinés à faciliter sa liaison avec les barrettes, B - réalisation des barrettes aux dimensions compatibles avec les efforts de cisaillement à encaisser, perçage de trous non débouchants sur les faces longitudinale et latérale, C - assemblage des barrettes sur les goussets par tout moyen compatible avec la nature des matériaux des goussets et barrettes et notamment par soudage, D - fraisage des évidements dans les pièces de bois permettant l'insertion des barrettes correspondantes. Selon une variante D' - fraisage de l'évidement dans au moins une des pièces de bois permettant l'insertion du gousset, E - insertion du gousset muni de ses barrettes dans les évidements de l'une des pièces de bois, recouvrement par l'autre pièce de bois, assemblage maintenu par vis et/ou boulons. Une autre variante E' - insertion du gousset muni de ses barrettes (3) dans les évidements de l'une des pièces de bois, assemblage des pièces de bois jointives maintenues par collage. Ce procédé peut comporter les variantes suivantes D - fraisage des évidements, de section en queue d'aronde dans les pièces de bois permettant l'insertion des barrettes correspondantes, D' - fraisage de l'évidement dans au moins une des pièces de bois permettant l'insertion du gousset, E - insertion du gousset muni de ses barrettes dans les évidements de l'une des pièces de bois, recouvrement par l'autre pièce de bois, assemblage maintenu par vis et/ou boulons, injection de résine dans l'espace entre l'évidement et les barrettes, polymérisation. E' - insertion du gousset muni de ses barrettes dans les évidements de l'une des pièces de bois, recouvrement par l'autre pièce de bois, assemblage par collage, injection de résine dans l'espace entre l'évidement et les barrettes, polymérisation. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront mieux à lecture de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs illustrant un mode de réalisation du dispositif d'assemblage selon l'invention et dans lesquels - la figure la est une vue schématique en plan de l'assemblage de trois pièces de bois selon l'invention, - la figure lb est une vue schématique en plan du gousset muni de ses barrettes, - la figure 2a est une vue schématique en perspective cavalière d'une partie du gousset muni de ses barrettes, - la figure 2b est une vue schématique en coupe longitudinale AA de la vue précédente, - la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un assemblage sans jeu selon l'invention, - la figures 4a est une vue schématique en coupe de l'assemblage avec jeu, - la figure 4b est une vue schématique en plan de la pièce de bois et ses évidements, Quelques dimensions seront données à titre purement indicatif. On a représenté sur la figure la selon une vue schématique en plan l'assemblage de trois pièces de bois à l'aide du dispositif selon l'invention. Remarquons en premier lieu que chacune des pièces de bois 1A, 1B, 1C, est en fait constituée de deux parties liées entre elles par le dispositif constitué d'un gousset 2 sur lequel sont fixées des barrettes 3. Les pièces de bois constituées de deux parties formant en quelque sorte une paire sont maintenues assemblées par des boulons 4 ou des vis. Ce gousset 2 représenté schématiquement selon une vue en plan de la figure lb est une plaque de tôle d'acier de 4 mm d'épaisseur découpée selon une forme adaptée à l'assemblage des pièces de bois à réaliser. Les barrettes également en acier ont une épaisseur de 15 mm environ et une largeur de 25 mm, la longueur variable avec la largeur des pièces de bois est d'environ 180 mm pour une pièce de bois de 220 mm environ. Ces dimensions varient en fonction des efforts de cisaillement à encaisser par l'assemblage. Sur la figure 2a on montre selon une vue schématique en perspective cavalière la réalisation de l'ensemble 2-3 gousset-barrettes. Les barrettes 3 parallélépipédiques sont fixées sur le gousset 2 par soudage. La figure 2a montre un point de soudure axial 5 ainsi qu'un cordon de soudure 6 transversal réalisé sur le chant du gousset 2. I1 est évidemment possible de faire deux ou trois points de soudure répartis sur la face longitudinale de la barrette. Des trous 7 non débouchants sont réalisés sur les faces latérales de la barrette destinés à accroître l'adhérence de la barrette dans l'évidement pratiqué dans la pièce de bois comme précisé sur les figures 4. Sur la figure 2b l'ensemble 2-3 gousset-barrettes est représenté selon une vue schématique en coupe brisée AA. Sur la partie gauche de cette figure le cordon de soudure 6 est réalisé sur le chant du gousset 2 et la face transversale de la barrette 3. Les trous 7 non débouchants sont également représentés. Sur la partie droite les points de soudure 5 figurent sur l'axe longitudinal du gousset. Pour réaliser ces points de soudure il est nécessaire de percer le gousset 2 et la barrette 3 correspondante, trous non débouchants pour cette dernière, de façon à obtenir une soudure affleurante sur la surface du gousset 2. I1 est également indispensable de décaler les barrettes 3 placées de part et d'autre du plan du gousset 2 pour dégager la surface permettant ainsi de souder. Nous avons indiqué ci-dessus une variante de réalisation de l'ensemble gousset-barrettes en matériaux composites. Cette solution apparaît dans l'immédiat techniquement réalisable mais économiquement onéreuse. On a représenté sur la figure 3 selon une vue schématique en coupe un assemblage sans jeu selon l'invention. Après avoir réalisé l'ensemble 2-3 gousset-barrettes, les évidements 8 et 8' sont fraisés dans les pièces de bois 1-1' formant paire. L'ensemble 2-3 est inséré sans jeu, ou au besoin à force dans la pièce de bois 1, on procède de même avec la pièce de bois 1' pour obtenir l'assemblage. Les pièces de bois sont maintenues entre-elles par des boulons 4 ou des vis non représentés sur cette figure. Sur les figures 4 on montre un assemblage avec jeu selon l'invention. La figure 4a est une vue schématique en coupe de l'assemblage. L'ensemble 2-3 gousset-barrettes est identique au précédent si ce n'est la présence de trous 7 non débouchants percés sur les faces latérales de la barrette. De même que sur la figure 3 précédente les points de soudure 5 affleurants sont représentés. Selon les efforts à encaisser, il peut être nécessaire de renforcer le soudage par un cordon de soudure 6 comme représenté sur les figures 2. Sur la figure 4b on montre la pièce de bois 1' selon une vue schématique en plan. Les évidements 9 réalisés sur les pièces de bois 1 et 1' ont une section en queue d'aronde permettant l'insertion des barrettes 3. Dans cette pièce de bois 1' est réalisé l'évidement 10 permettant d'insérer le gousset 2. Cet évidement aurait pu être pratiqué sur la surface de la pièce de bois 1 voire chacune des poutres aurait pu comporter un évidement, moitiémoitié de l'épaisseur du gousset 2. Cet évidement 10 permet aux pièces de bois d'être jointives et par suite les boulons 4 ou vis ne sont pas indispensables pour assurer le maintien des pièces de bois serrées entre-elles et peuvent être remplacés par un simple collage des faces internes des pièces de bois 11'. La suppression de ces boulons se traduit par une augmentation de la surface de collage. Le jeu existant entre les barrettes 3 et les évidements correspondants 9 facilite la mise en place de l'ensemble 2-3 gousset-barrettes. Ce jeu est supprimé par injection d'une résine deux composants à travers des trous 11 dont l'un sert d'évent, réalisés sur une des faces latérales des pièces de bois. Après polymérisation l'ensemble est parfaitement rigide. La section en queue d'aronde garantit l'ancrage de la barrette 3 dans l'évidement 9. I1 serait possible de réaliser une barrette 3 ayant également une section facilitant l'ancrage. I1 apparaît plus facile cependant de percer des trous 7 non débouchants dans les faces latérales de la barrette 2 de façon à augmenter l'adhérence de la résine. Il est évidement plus facile de réaliser ce type d'assemblage avec des évidements 9 de section en queue d'aronde et l'encastrement du gousset 2 dans l'évidement 10. Sans ce dernier évidement 10, il suffit de placer des cales d'épaisseur approximativement identique à l'épaisseur du gousset 2 dans les parties où la résine risquerait de se répandre entre les faces des pièces de bois. Dans ce dernier cas les pièces de bois ne sont plus jointives, elles sont alors maintenues entre-elles à l'aide de boulons 4 ou vis, après avoir retiré les cales précédentes. On procède de même pour toutes les pièces de bois constituant l'assemblage tel que représenté sur la figure la. Pour reprendre les moments de flexion de pièces de bois raboutées, notamment lorsque ces pièces de bois ont dû être tronçonnées pour être transportées la même technique peut être mise en oeuvre. Dans ce cas on utilise un gousset de forme sensiblement carrée ou circulaire et on fixe les barrettes selon des rayons. L'assemblage selon l'invention notamment dans la version collée, avec jeu sans boulons, est particulièrement étanche, présente donc des qualités, de résistance au feu, aux agents chimiques et d'esthétique. L'assemblage peut être employé quel que soit le nombre de pièces de bois à assembler quelles que soient leurs dimensions. La mise en oeuvre est aisée et après préparation en atelier réalisable sur chantier. Le dispositif selon l'invention répond bien aux objectifs fixés. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'assemblage de pièces de bois (1) de construction notamment de charpentes comprenant au moins un gousset (2) sensiblement plan interposé entre deux pièces de bois à assembler et comportant, répartis de part et d'autre de ce plan, des moyens destinés à éviter les cisaillements desdites pièces de bois, des éléments maintenant serrées entreelles ces pièces de bois, caractérisé en ce que, les moyens destinés à éviter les cisaillements répartis de part et d'autre du plan du gousset sont constitués de barrettes (3) liées orthogonalement au gousset (2), lesquelles s'insèrent en position d'assemblage dans des évidements (8-9) réalisés dans les pièces de bois à assembler, les éléments maintenant serrées entreelles les pièces de bois sont des boulons (4) etlou de la colle.. 2). Dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce que chacune des barrettes (3) liées orthogonalement au gousset est de forme sensiblement parallélépipédique permettant son insertion dans l'évidement correspondant réalisé dans la pièce de bois. 3). Dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction selon la revendication 2 caractérisé en ce que les barrettes (3) sont disposées en vis en vis de part et d'autre du plan du gousset, décalées d'environ une largeur de barrette. 4). Dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les barrettes (3) comportent des trous non débouchants (5-7) réalisés sur les faces longitudinale et latérales destinés à faciliter leurs liaisons avec le gousset (2) et la pièce de bois (1). 5). Dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les barrettes (3) et le gousset sont métalliques et liés entreeux par soudage à plat. 6). Dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce que les éléments maintenant serrées entre-elles les pièces de bois sont des vis (4) et/ou boulons placés en bordure du gousset (2) muni de ses barrettes (3). 7). Dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'au moins l'une des pièces de bois à assembler comporte un évidement (10) destiné à insérer le gousset (2) de façon que les pièces de bois (1) soient jointives et puissent etre maintenues serrées entre-elles par collage. 8). Dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction selon la revendication 2 caractérisé en ce que les évidements (9) réalisés dans les pièces de bois à assembler et destinés à insérer les barrettes (3) ont une section en queue d'aronde permettant d'injecter de la résine entre la barrette (3) et l'évidement (9). 9). Procédé pour la réalisation d'un dispositif d'assemblage défini par les revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes: A - réalisation du gousset (2) à la forme permettant l'assemblage deux par deux des différentes pièces de bois et comportant des trous (5) destinés à faciliter sa liaison avec les barrettes (3), B - réalisation des barrettes (3) aux dimensions compatibles avec les efforts de cisaillement à encaisser, perçage de trous non débouchants (5-7) sur les faces longitudinale et latérale, C - assemblage des barrettes (3) sur les goussets (2) par tout moyen compatible avec la nature des matériaux des goussets et barrettes et notamment par soudage, D - fraisage des évidements (8) dans les pièces de bois permettant l'insertion des barrettes correspondantes, D' - fraisage de l'évidement (10) dans au moins une des pièces de bois permettant l'insertion du gousset (2), E - insertion du gousset (2) muni de ses barrettes (3) dans les évidements (8) de l'une des pièces de bois, recouvrement par l'autre pièce de bois, assemblage maintenu par vis (4) et/ou boulons, 10). Procédé pour la réalisation d'un dispositif d'assemblage défini par les revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes A - réalisation du gousset (2) à la forme permettant l'assemblage deux par deux des différentes pièces de bois et comportant des trous (5) destinés à faciliter sa liaison avec les barrettes (3), B - réalisation des barrettes (3) aux dimensions compatibles avec les efforts de cisaillement à encaisser, perçage de trous non débouchants (5-7) sur les faces longitudinale et latérale, C - assemblage des barrettes (3) sur les goussets (2) par tout moyen compatible avec la nature des matériaux des goussets et barrettes et notamment par soudage, D - fraisage des évidements (8) dans les pièces de bois permettant l'insertion des barrettes correspondantes, D' - fraisage de l'évidement (10) dans au moins une des pièces de bois permettant l'insertion du gousset (2), E' - insertion du gousset (2) muni de ses barrettes (3) dans les évidements de l'une des pièces de bois, assemblage des pièces de bois jointives maintenues par collage. 11). Procédé pour la réalisation d'un dispositif d'assemblage défini par les revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes: A - réalisation du gousset (2) à la forme permettant l'assemblage deux par deux des différentes pièces de bois et comportant des trous (5) destinés à faciliter sa liaison avec les barrettes (3), B - réalisation des barrettes (3) aux dimensions compatibles avec les efforts de cisaillement à encaisser, perçage de trous non débouchants (5-7) sur les faces longitudinalè et latérale, C - assemblage des barrettes sur les goussets (2) par tout moyen compatible avec la nature des matériaux des goussets (2) et barrettes (3) et notamment par soudage, D - fraisage des évidements (9). de section en queue d'aronde dans les pièces de bois permettant l'insertion des barrettes (3) correspondantes, D' - fraisage de l'évidement dans au moins une des pièces de bois permettant l'insertion du gousset, E - insertion du gousset (2) muni de ses barrettes (3) dans les évidements (9) de l'une des pièces de bois, recouvrement par l'autre pièce de bois, assemblage maintenu par vis (4) et/ou boulons, injection de résine dans l'espace entre l'évidement (9) et les barrettes (3), polymérisation. 12). Procédé pour la réalisation d'un dispositif d'assemblage défini par les revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes: A - réalisation du gousset (2) à la forme permettant l'assemblage deux par deux des différentes pièces de bois et comportant des trous (5) destinés à faciliter sa liaison avec les barrettes (3), B - réalisation des barrettes (3) aux dimensions compatibles avec les efforts de cisaillement à encaisser, perçage de trous non débouchants (5-7) sur les faces longitudinale et latérale, C - assemblage des barrettes sur les goussets (2) par tout moyen compatible avec la nature des matériaux des goussets (2) et barrettes (3) et notamment par soudage, D - fraisage des évidements (9), de section en queue d'aronde dans les pièces de bois permettant l'insertion des barrettes (3) correspondantes, D' - fraisage de l'évidement dans au moins une des pièces de bois permettant I'insertion du gousset, E' - insertion du gousset muni de ses barrettes (3) dans les évidements (9) de l'une des pièces de bois, recouvrement par l'autre pièce de bois, assemblage par collage, injection de résine dans l'espace entre l'évidement et les barrettes, polymérisation