Brevet FR2768449A1 — publié le 19990319

La présente invention concerne une poutre en bois, et plus particulièrement une poutre de charpente en bois lamellé-collé. Ce type de poutre utilise une technique qui permet de reconstituer des poutres en assemblant des lamelles de bois collées : à plat par des joints entre les faces des lamelles et par entures pour laboutage des extrémités des lamelles. Ce procédé offre, d'une part, l'avantage de pouvoir fabriquer des poutres de sections et de formes diverses et, d'autre part, - de pouvoir fabriquer des poutres de très grande portée et de courbure élevée. Ainsi, il est courant de fabriquer des poutres de longueur supérieure à 25 mètres et dont la hauteur d'encombrement due à la courbure de la poutre est supérieure à 6 mètres. Ces dimensions excessives des poutres ne permettent souvent pas de les transporter en convois normaux. Les entreprises de lamellé-collé sont donc très souvent obligées d'utiliser des convois exceptionnels pour acheminer les poutres de l'usine au chantier. Ces convois nécessitant des autorisations spéciales de circulation, sont techniquement très contraignants et génèrent des surcoûts élevés. Pour remédier à cette difficulté de transport, une solution consiste à tronçonner les poutres dont les dimensions sont trop importantes et de les rassembler bout à bout sur chantier. Ainsi, les portions de poutres ont des dimensions requises pour être transportées par convoi normal. Le fait de reconstituer sur chantier des éléments de grandes dimensions est une technique courante dans le secteur de la construction : les poutres métalliques par exemple sont souvent reconstituées sur chantier par soudage ou boulonnage en bout de portions de poutres. Les procédés actuels de raboutage consistent à venir fixer de part et d'autre sur les flancs de la poutre des plats métalliques au moyen de boulons de broches ou de tirefonds. Cette technique comporte des inconvénients majeurs. Tout d'abord, les ferrures et les divers moyens d'assemblage sont visibles et nuisent de ce fait à l'esthétique de la réalisation. Ces joints font en effet réparation de fortune et diminuent grandement les qualités esthétiques des poutres en lamellé-collé. Ensuite, la mise en oeuvre de ces joints est difficile : ils nécessitent des usinages parfaits et des ajustages précis. En outre, la durabilité de tels assemblages est assez aléatoire :. en effet, les trous de boulons ont tendance à s'ovaliser avec le temps et à faire apparaître des jeux entre bois et boulons. Par ailleurs, le retrait en hauteur de la poutre dû au séchage du bois provoque des fendages du bois au niveau de l'emplacement des boulons, réduisant ainsi la résistance de l'assemblage. La présente invention se propose de résoudre les inconvénients précités de l'art antérieur en définissant une poutre de bois susceptible d'être raboutée à une poutre de manière très esthétique sans risque d'affaiblissement des poutres. Pour ce faire, la présente invention a pour objet une poutre de bois comportant deux extrémités, au moins une des extrémités étant pourvue de moyens de fixation permettant de rabouter ladite poutre de bois à une autre de sorte que les moyens de fixation ne sont plus visibles. En disposant les moyens de fixation aux extrémités des poutres et non sur leurs flancs, on assure une parfaite continuité esthétique de la construction au niveau des joints d'assemblage. Avantageusement, lesdits moyens de fixation d'une poutre sont adaptés à coopérer avec des moyens de fixation identiques d'une autre poutre. Selon un mode de réalisation, les moyens de fixation comprennent des moyens d'assujettissement à l'extrémité de la poutre et des moyens d'assemblage pour joindre les moyens de fixation entre eux. En pratique, les moyens d'assujettissement comprennent un pied engagé dans la poutre à partir de son extrémité, les moyens d'assemblage comprenant une plaque reliée au pied accessible à partir de l'extrémité de la poutre de manière à pouvoir être assemblée avec une. plaque correspondante d'une autre poutre. De préférence, les plaques de deux poutres raboutées sont boulonnées ensemble. Elles peuvent également être soudées ensemble. Afin d'améliorer l'esthétique, la plaque est arrangée dans un logement de sorte que la plaque affleure l'extrémité de la poutre, lesdits logements étant avantageusement obturés après assemblage des poutres par un cache en bois. Ainsi, les moyens de fixation sont entièrement compris dans le volume de la poutre, de sorte qu'aucun élément nen dépasse. Une fois raboutées, les poutres sont parfaitement jointives et les moyens de fixation invisibles. Selon une caractéristique avantageuse, la poutre comporte au moins une mortaise ménagée à partir de l'extrémité de la poutre pour recevoir un pied. Lorsque la poutre est large, elle peut comprendre deux, trois ou quatre mortaises pour autant de pieds. Du fait que les mortaises sont réalisées à partir des extrémités, elles ne seront plus visibles une fois les poutres raboutées. De préférence, pour augmenter la cohésion et la résistance de ensemble, le pied est collé dans la mortaise. Des alésages pour injection de colle sont prévus de préférence en intrados ou extrados de la poutre mais peuvent être réalisés à tout autre endroit qui semblerait opportun. Afin d'améliorer la prise de la colle avec les pieds, ceux-ci peuvent comporter un gaufrage. La présente invention sera maintenant décrite de manière plus complète en référence aux dessins joints, donnant à tire d'exemple non limitatif un mode de réalisation de 1' invention Sur les dessins - la figure 1 représente une vue en section longitudinale à travers un assemblage de poutres selon l'invention - les figures 2a à 2c représentent une section de poutre selon l'invention sous des angles différents - les figures 3a à 3c représentent des moyens de fixation selon l'invention sous divers angles pour assembler deux sections de poutre tel que représenté sur les figures 2a à 2c. Comme précédemment mentionné, l'invention concerne l'assemblage de sections de poutre pour constituer une grande poutre. L'élément global à reconstituer peut donc comporter au minimum deux éléments mais peut être fractionné en autant d'éléments que l'exige le transport. Sur la figure 1, il n'a été représenté qu'une partie de cet assemblage de sections de poutre au niveau d'un joint d'assemblage. Il est donc représenté deux sections de poutre désignées dans leur ensemble par la référence numérique 1 et 1 | . Ces sections de poutre sont en bois, et de préférence en lamellé-collé. Une section de poutre réalisée conformément à la présente invention comporte essentiellement deux éléments constitutifs, à savoir une section de poutre 1, 1' et des moyens de fixation désignés dans leur ensemble par la référence 2, 2'. Les moyens de fixation 2, 2 sont solidaires des sections de poutre respectives 1 et 1', et permettent leur raboutage de manière à former un joint discret pratiquement invisible. Les figures 2a à 2c représentent une section de poutre 1 respectivement en vue latérale, en vue sur la tranche et en vue de dessus. Une telle section. de poutre présente en coupe transversale une forrne rectangulaire. La section de poutre 1 comprend deux flancs latéraux, un intrados 12, un extrados 11 et une extrémité ou bout 10. Selon 1 invention, les moyens de fixation 2 coopèrent avec la poutre 1 à partir de son extrémité 10 en laissant les flancs, l'intrados et 1' extrados intacts. Dans l'exemple représenté, chaque extrémité 10 de poutre est pourvue de deux moyens de fixation 2, mais il est également possible de prévoir un seul moyen de fixation ou au contraire plus de deux en fonction de la taille, de la section, ainsi que des charges appliquées sur la poutre. Pour la réception des moyens de réception 2, l'extrémité 10 de la poutre doit être usinée. Deux logements 13 sont ménagés à partir de l'extrémité 10 de la poutre. Ces logements 13 s'étendent d'un flanc à l'autre de la poutre. Ensuite, une mortaise 15 est réalisée dans chaque logement 13 à partir de l'extrémité 10 de manière à s'étendre profondément dans le sens longitudinal de la poutre 1 comme on peut le voir sur la figure 2a. Pour réaliser ces mortaises 15, on utilise une mortaiseuse spéciale à chaîne. Les mortaises 15 présentent une forme sensiblement rectangulaire. En outre, deux alésages 14 sont percés respectivement à partir de l'intrados 12 et de l'extrados 11 pour rejoindre les mortaises 15. Le seul usinage visible à partir des flancs de la poutre 1 consiste dans les logements 13 dont la profondeur peut être limitée à quelques centimètres, par exemple 5 cm. Les moyens de fixation représentés sur le figures 3a à 3c comportent essentiellement deux parties, à savoir un pied 21 et une plaque 24. Le pied 21 est soudé à la plaque 24 de manière à former un T, comme on peut le voir sur la figure 3c. Dans l'exemple représenté, le pied 21 présente une configuration plane, mais il est également possible d'envisager d'autres formes de pieds 21, par exemple de section en forme de I, de T ou même de U. Le pied 21 est destiné à être engagé dans la mortaise 15 de la poutre 1 la forme de la mortaise 15 doit donc être adaptée à la forme du pied 21. Dans le cas d'un pied 21 en forme de I, la mortaise 15 devra être usinée de manière correspondante en forme de I. Le pied 21 et la mortaise associée devront être usinés avec un minimum de jeu de manière à ce que le pied 21 s'adapte parfaitement à l'intérieur de la mortaise. Avantageusement, le pied 21 est pourvu de cales de positionnement 23 arrangées sur le pourtour du pied 21. En outre, au moins une des faces du pied 21 peut être gaufrée ou présenter un relief profilé ou accidenté. Selon une forme de réalisation pratique, une tôle déployée peut être soudée sur une ou les deux faces du pied 21. Le pied 21 remplit donc la fonction de moyen d'assujettissement à la poutre en association avec sa mortaise correspondante. La plaque 24 soudée perpendiculairernent au pied 21 présente une forme sensiblement rectangle, comme on peut le voir sur la figure 3b. Les dimensions de la plaque 24 doivent être adaptées pour venir se loger dans le logement 13 ménagé à l'extrémité 10 de la poutre 1. Comme on peut le voir sur la figure 1, la plaque 24 doit être disposée dans le logement 13 de manière à ce que sa surface extérieure soit dans l'alignement de l'extrémité 10 de la poutre 1. Etant donné que le logement 13 présente une profondeur de plusieurs centimètres et que la plaque présente une épaisseur de l'ordre du centimètre, il est défini un espace entre la plaque 24 et le fond du logement 13 dans lequel est ménagée la mortaise 15. La plaque 24 est formée avec plusieurs trous 25, par exemple quatre. La plaque 24 remplit la fonction de moyen d'assemblage permettant de rabouter deux sections de poutre 1, 1' Il sera maintenant décrit de quelle manière les moyens de fixation 2 sont rendus solidaires de la poutre 1. Le pied 21 des moyens de fixation 2 est engagé dans sa mortaise associée 15 ménagée dans la poutre 1. La profondeur de la mortaise 15 doit être adaptée à la longueur du pied 21 de sorte que lorsque le pied 21 est engagé à fond dans la mortaise 15, la plaque. 24 vient en affleurement de l'extrémité 10 de la poutre 1 comme représenté sur la figure 1. Le pied 1 au niveau du fond du logement 13 est ensuite mastiqué de façon étanche. Une colle spéciale métal-bois est alors injectée à travers un des alésages 14 ménagés à partir de l'intrados 11 et de l'extrados 12 de la poutre 1 à l'intérieur de la mortaise respective 15 dans laquelle est disposé le pied 21. La colle est injectée sous pression jusqu'à ce qu'elle ressorte par l'autre alésage 14. On s'assure ainsi que la colle remplit la totalité de l'espace à l'intérieur de la mortaise. Le gaufrage 22 réalisé sur une ou les deux faces du pied 21 permet d'améliorer la cohésion et la résistance du collage en procurant une véritable liaison mécanique entre la colle et le pied 21. Une fois l'opération d'injection de colle terminée, les alésages 14 sont simplement obturés par des tourillons ou bouchons en bois, ou par tout autre moyen de préférence invisible. Après séchage de la colle, les moyens de fixation 2 sont solidement et définitivement solidaires de la poutre 1. L'usinage de la poutre 1 et la. mise en place des moyens de fixation 2 dans la poutre 1 peuvent être réalisés en usine avec un outillage approprié. La section de poutre 1 ainsi munie de ses moyens de fixation 2 peut être facilement transportée à l'aide d'un convoi normal. Toutes les sections de poutre 1, 1 sont munies de moyens de fixation 2, 2 parfaitement identiques. Une fois arrivées sur le chantier de construction, les sections de poutre 1, 1' sont raboutées par simple boulonnage des plaques 24 entre elles comme on peut le voir sur la figure 1. En effet, étant donné que les logements 13 sont plus profonds que l'épaisseur des plaques 24, l'espace existant permet le passage et la mise en place d'écrous qui sont vissés sur des sections de tiges filetées traversant les trous 25 des plaques 24. I1 est également envisageable d'omettre les boulons 3, 3' et de solidariser les plaques 24 par soudage par exemple. Une fois l'opération de boulonnage ou de soudage terminée, il suffit d'obturer les logements 13 à l'aide de caches en bois de taille appropriée. Ces caches en bois permettent d'une part à la poutre dans son ensemble de retrouver son intégrité esthétique et d'autre part isolent les moyens de fixation 2 de l'atmosphère extérieur. En effet, il est utile d'isoler ces moyens de fixation métalliques pour les protéger, d'une part, de la corrosion et, d'autre part, du feu en cas d'incendie. Grâce aux caches, les moyens de fixation 2 sont entièrement noyés dans le bois de la poutre. Bien que cela ne soit pas nécessaire, il est possible d'ajouter des organes d'assemblage pour fixer les pieds dans le bois, tels que des boulons, des broches ou des anneaux. Le système d'assemblage de sections de poutre selon l'invention est avantageux à plusieurs titres : la technique d'assujettissement des moyens de fixation à la poutre par mortaise et collage permet une liaison résistante et durable. D'autre part, du fait que les moyens de fixation assujettis à la poutre à partir de son extrémité 10, sans pratiquement toucher les flancs de la poutre, ils sont quasiment invisibles. De plus, toutes les opérations d'usinage de la poutre et de mise en place des moyens de fixation peuvent être effectuées en usine, seul le raboutage par boulonnage et soudage étant réalisé sur le chantier. Cela facilite grandement l'opération de raboutage sur chantier. Enfin, par l'adjonction de simples caches de bois, les moyens de fixation sont rendus totalement invisibles et restent protégés contre la corrosion et le feu. Revendications 1.- Poutre de bois (1 ; 1') comportant deux extrémités (10 ; 10'), caractérisée en ce qu'au moins une des extrémités est pourvue de moyens de fixation (2 ; 28) permettant de rabouter ladite poutre de bois à une autre de sorte que les moyens de fixation ne sont plus visibles. 2.- Poutre de bois selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de fixation (2) d'une poutre (1) sont adaptés à coopérer avec des moyens de fixation identiques (2') d'une autre poutre (1'). 3.- Poutre de bois selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les moyens de fixation (2 ; 2') comprennent des moyens d'assujettissement (21, 22 ; 21', 22') à l'extrémité de la poutre (1 ; 1') 1|) et des moyens d'assemblage (24, 25 24', 25') pour joindre les moyens de fixation entre eux. 4.- Poutre de bois selon la revendication 3, dans laquelle les moyens d'assujettissement comprennent un pied (21, 22 ; 21', 22') engagé dans la poutre (1 ; 1') à partir de son extrémité (10 ; 10'), les moyens d'assemblage comprenant une plaque (24 24') reliée au pied (21, 22 21', 22') accessible à partir de l'extrémité (10 ; 10') de la poutre (1 ; 1') de manière à pouvoir être assemblée avec une plaque correspondante d'une autre poutre. 5.- Poutre de bois selon la revendication 4, dans laquelle les plaques (24 ; 24') de deux poutres raboutées sont boulonnées ensemble. 6.- Poutre de bois selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle la plaque (24 ; 24') est arrangée dans un logement (13 ; 13') de sorte que la plaque affleure l'extrémité (10 10) de la poutre (1 ; lesdits logements étant avantageusement obturés après assemblage des poutres par un cache en bois. 7.- Poutre de bois selon la revendication 4, dans laquelle la poutre comporte au moins une mortaise (15) ménagée à partir de l'extrémité de la poutre pour recevoir un pied (21, 22) 8.- Poutre de bois selon la revendication 7, dans laquelle le pied (21, 22 ; 21', 22') est collé dans la mortaise (15). 9.- Poutre de bois selon la revendication 8, dans laquelle les alésages d'injection de colle (14) sont prévus à partir de 1'intrados (11, 11') et/ou de l'extrados (12, 12') de la poutre (1, 1') pour injecter de la colle dans la mortaise (15). 10.- Poutre de bois selon la revendication 4, dans laquelle le pied comporte un gaufrage (22 ; 22'). 11.- Poutre de bois selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la poutre est une poutre de charpente en bois lamellé-collé.