Brevet FR2776723A1 — publié le 19991001

- I - 2776723 La présente invention concerne un dispositif de fixation dans le bois, et notamment mais non exclusivement un dispositif pouvant être utilisé pour la construction de planchers comportant une dalle de béton supportée par une ossature en bois. L'invention s'applique notamment à la réhabilitation des bâtiments anciens, opération au cours de laquelle on met à nu l'ossature en bois supportant le plancher et l'on coule sur cette dernière une dalle en béton. Il est important de solidariser la dalle en béton et l'ossature pour obtenir qu'elles collaborent mécaniquement et supportent des charges plus importantes que celles que l'ossature (ou la dalle en béton) pourrait supporter isolément. Dans le cas contraire, la dalle en béton constituerait un poids mort reposant sur l'ossature, ce qui n'est pas acceptable. L'invention a pour objet un dispositif de fixation dans le bois permettant d'assujettir à une poutre en bois un élément de construction tel que par exemple une dalle de béton ou une tôle. L'invention vise encore à fournir un dispositif de fixation dans le bois qui soit relativement peu coûteux à fabriquer et facile à implanter dans le bois et qui offre une bonne résistance à l'arrachement et au cisaillement. Elle y parvient par le fait que le dispositif de fixation dans le bois selon l'invention comporte au moins deux dents destinées à être implantées dans le bois, conformées pour s'écarter en s'incurvant lors de l'enfoncement dans le bois, et un corps auquel se raccordent les dents, ce corps présentant une cavité à l'intérieur de laquelle le bois se trouve confiné lorsque le dispositif est implanté dans le bois. Dans une mise en oeuvre préférée de l'invention, les dents définissent une ouverture divergente. Le dispositif de fixation conforme à l'invention peut être réalisé d'un seul tenant en métal avec un faible coût de fabrication. Le confinement du bois à l'intérieur de la cavité du corps, combiné à l'écartement des dents, permet d'obtenir une bonne résistance du dispositif à l'arrachement, et au cisaillement compatible avec son utilisation pour réhabiliter les bâtiments anciens. Les dents sont avantageusement crantées sur leur face extérieure et/ou intérieure, ce qui renforce leur ancrage dans le bois. - 2 - 2776723 Dans une mise en oeuvre particulière de l'invention, le corps du dispositif comporte un orifice pour le passage d'un clou destiné à traverser ladite cavité et à accroitre encore le confinement du bois à l'intérieur de celle-ci, donc la résistance à l'arrachement du dispositif. Lorsque la résistance à l'arrachement est suffisante pour l'application visée, il n'est pas nécessaire d'enfoncer le clou précité. Par contre, lorsque le bois est tendre, ce clou, qui est facilement mis en place, peut permettre d'obtenir la résistance à l'arrachement souhaitée. Dans une mise en oeuvre particulière de l'invention, le corps du dispositif se prolonge du côté opposé aux dents par des moyens de connexion. Ces moyens de connexion peuvent être constitués par exemple par un collet permettant de maintenir une tôle profilée plaquée sur le bois ou par un connecteur à noyer dans le béton. En variante, les moyens de connexion peuvent comporter un filetage pour la fixation par boulonnage d'un élément à assujettir au bois. Dans une mise en oeuvre particulière de l'invention, le dispositif présente, du côté opposé aux dents, une extrémité conformée pour recevoir l'impact du piston-poussoir d'un pistolet de scellement. La mise en place du dispositif peut alors s'effectuer sans effort. Dans une mise en oeuvre particulière de l'invention, le corps du dispositif comporte des moyens pour freiner et/ou limiter son enfoncement dans le bois. Ces moyens peuvent être constitués par exemple par un élargissement de la surface extérieure du corps du dispositif et/ou par un épaulement intérieur. Dans une réalisation particulière, avant l'implantation dans le bois, la face extérieure des dents s'étend sur au moins une partie de leur hauteur sensiblement parallèlement à la direction d'implantation dans le bois. Dans une réalisation particulière, la face intérieure de chaque dent forme, au voisinage de sa pointe, avec l'axe du corps, un angle compris entre 10 et 20 . -3 - 2776723 Toujours dans une réalisation particulière, la face extérieure de chaque dent forme sur une courte longueur au voisinage de sa pointe, avec l'axe du corps, un angle (k) compris entre 0 et 30 . Toujours dans une réalisation particulière, chaque dent présente, en vue de face, deux bords opposés rectilignes convergeant en rapprochement de la pointe de la dent, l'angle formé entre lesdits bords étant compris entre 30 et 100 . D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de réalisation non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue en élévation, avec coupe axiale partielle, d'un dispositif de fixation conforme à un premier exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue partielle de côté du dispositif représenté sur la figure 1, la figure 3 illustre de façon schématique l'implantation dans le bois du dispositif de la figure 1, - la figure 4 est une vue en élévation, avec coupe axiale partielle, d'un dispositif de fixation conforme à un deuxième exemple de réalisation de l'invention, - la figure 5 illustre de façon schématique la déformation des dents après l'implantation dans le bois et la réalisation d'un plancher mixte par coulage d'une dalle de béton, - la figure 6 représente de façon schématique le dispositif de la figure 5 après l'implantation supplémentaire dans le bois d'un clou d'ancrage, - la figure 7 est une vue en élévation, avec coupe axiale partielle, d'un dispositif de fixation conforme à un troisième exemple de réalisation de l'invention, - les figures 8 à 11l illustrent de façon schématique l'utilisation du dispositif de la figure 7, - la figure 12 illustre l'utilisation d'un dispositif de fixation conforme à un quatrième exemple de réalisation de l'invention, - la figure 13 est une coupe axiale schématique d'un dispositif de fixation conforme à un cinquième exemple de réalisation de l'invention,, après implantation dans le bois, et -4 - 2776723 - la figure 14 représente un détail de réalisation d'une dent du dispositif de la figure 4. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de fixation 1 conforme à un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention. Ce dispositif 1 présente une forme allongée selon un axe longitudinal X et comporte deux parties 3 symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe X et séparées par une fente diamétrale 4, laquelle s'élargit à l'extrémité inférieure du dispositif 1 de manière à constituer deux dents 5. Chaque partie 3 est en métal embouti et présente dans l'exemple décrit une forme générale en demi-cylindre autour de l'axe X. Avant l'implantation dans le bois, les deux parties 3 peuvent être maintenues par tout moyen approprié, par exemple par une ou plusieurs rondelles. En variante, les deux parties 3 peuvent être réunies à leur partie supérieure lors de la fabrication du dispositif 1, la fente diamétrale 4 ne s'étendant dans ce cas que sur une partie seulement de la hauteur du dispositif 1 à partir de son extrémité inférieure. Des crans 6 sont formés sur la surface extérieure des parties 3 sur un peu plus de la moitié de leur hauteur, à partir de leur extrémité inférieure, pour améliorer l'ancrage dans le bois. Chaque cran 6 est délimité radialement par une surface conique 7 divergeant en éloignement de la pointe des dents 5. Deux crans 6 successifs se raccordent par un épaulement 8 perpendiculaire à l'axe X. La pointe de chaque dent 5 est délimitée extérieurement, dans l'exemple décrit, par une surface 9 cylindrique de révolution autour de l'axe X et, intérieurement, par une surface 10 conique d'axe X, l'angle i entre les deux surfaces étant égal par exemple à 15 . L'angle i détermine l'ouverture des dents lors de la pénétration dans le bois et il sera choisi différemment selon que le dispositif 1 est destiné à être implanté dans un bois tendre ou dans un bois dur. Chaque dent 5 est délimitée latéralement, dans l'exemple décrit, par deux bords rectilignes 11 formant entre eux, au sommet de la dent 5, un angle j égal à 90 , comme on peut le voir sur la figure 2. Le choix optimum de l'angle j dépend également de la dureté du bois. On peut, sans sortir du cadre de la présente invention, réaliser les dents 5 avec une forme différente, prismatique par exemple. Les parties 3 définissent entre elles une cavité 12 à l'intérieur de laquelle le bois se trouve confiné lorsque le dispositif 1 est implanté dans le bois, comme cela sera précisé dans la suite. Chaque partie 3 est délimitée extérieurement, à sa partie supérieure, par une surface 14 conique, divergeant en éloignement des dents 5, pour freiner le dispositif 1 à la fin de sa course d'enfoncement dans le bois. Les parties 3 comportent à leur extrémité supérieure un collet 15, dont la surface supérieure définit une surface de frappe pour le piston- poussoir d'un pistolet de scellement, lequel est avantageusement utilisé pour implanter sans effort le dispositif 1 dans le bois. Le dispositif 1 est utilisé par exemple pour fixer une tôle profilée T sur une poutre P d'une ossature en bois, comme illustré sur la figure 3. Chaque dispositif 1 peut être implanté dans le bois directement au travers de la tôle T, sans perçage préalable de cette dernière. Lors de la pénétration dans le bois, les dents s'écartent en s'incurvant et le bois se trouve confiné entre les parties 3, et notamment dans la cavité 12 formée par les portions supérieures non sensiblement déformées des parties 3. On a également représenté sur la figure 3 une rondelle R sous le collet 15, laquelle a été utilisée pour maintenir les deux parties 3 assemblées avant leur implantation dans le bois. Le diamètre extérieur du dispositif 1, à sa partie supérieure, est par exemple de 10 mm et sa longueur est de 80 mm par exemple. On a représenté sur la figure 4 un dispositif 20 conforme à un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention. Ce dispositif 20 est réalisé d'un seul tenant en métal et comporte un corps 21 sensiblement tubulaire, symétrique par rapport à son axe longitudinal X et prolongé inférieurement par une pluralité de dents 22. - 6 - Chaque dent 22 est crantée extérieurement, à l'instar des dents de l'exemple de réalisation précédemment décrit. La pointe de chaque dent 22 est délimitée intérieurement par une surface conique 24, formant l'axe x un angle i égal à 15 . La pointe de chaque dent 22 est délimitée extérieurement comme représentée sur la figure 14 par une surface cylindrique 23, de révolution autour de l'axe x, et par une surface 49 inclinée sur l'axe x d'un angle k compris entre 0 et 30 . La surface 49 permet d'agir sur la manière dont les dents 22 pénètrent et se déforment dans le bois. Il a été constaté que les meilleurs résultats étaient obtenus lorsque la pointe des dents 22 comportaient ces surfaces 49, dont la hauteur est nettement inférieure aux surfaces coniques 24. La pointe de chaque dent est également délimitée latéralement par deux bords rectilignes 25 formant entre eux en vue de face un angle j égal à 55 dans l'exemple décrit. Chaque dent 22 se raccorde au corps 21 par une paroi 26 dont la surface intérieure 27 est cylindrique de révolution autour de l'axe X et la surface extérieure présente, lorsqu'observée dans un plan de coupe contenant l'axe X, un profil circulaire concave vers l'extérieur. Lors de l'enfoncement dans le bois, les dents 22 s'écartent en s'incurvant, le creux de la paroi 26 facilitant leur déformation. Le corps 21 est délimité intérieurement par une surface 29 cylindrique de révolution autour de l'axe X et extérieurement, au-dessus de la paroi 26, par une surface 30 cylindrique de révolution autour de l'axe X, laquelle est prolongée supérieurement par une surface 31 conique, divergeant en éloignement des dents 22 et destinée à opposer une résistance à l'enfoncement dans le bois. Le corps 21 présente intérieurement un épaulement 32 qui s'étend perpendiculairement à l'axe X et qui constitue une butée définissant la profondeur maximum de pénétration dans le bois. Le corps 21 est muni en outre d'un orifice central 33 permettant, le cas échéant, l'introduction d'un clou d'ancrage, comme cela sera précisé dans la suite. Le corps 21 est également prolongé supérieurement par un organe creux 34, muni en partie supérieure d'un collet 35, constituant dans l'exemple décrit un connecteur destiné à être noyé dans le béton. - 7 - 7- - 2776723 L'épaisseur de la paroi de l'organe 34 est choisie en fonction de la résistance aux forces de cisaillement qui est souhaitée et du comportement que l'on désire donner au dispositif 20 en cas de déplacement relatif de l'ossature en bois dans laquelle il est implanté et de la dalle de béton. De préférence, on cherche à obtenir un comportement ductile, ce qui signifie que l'organe 34 se déforme progressivement sans rompre brutalement. Un tel comportement est rendu possible grâce à l'invention, du fait que le dispositif 20 reste implanté dans le bois durant la déformation de l'organe 34. Dans l'exemple de réalisation décrit, l'organe 34 présente une paroi amincie 36 destinée à conférer au dispositif 20 la ductilité souhaitée. On a représenté de façon schématique sur la figure 5 le dispositif 20 qui vient d'être décrit, implanté dans la poutre P d'une ossature en bois, sur laquelle est coulée une dalle de béton B. Le bois confiné dans la cavité 38 définie par le corps 21 exerce une force sur la surface intérieure de ce dernier et sur la surface intérieure des dents. On a représenté sur la figure 7 un dispositif 40 conforme à un nouvel exemple de réalisation de l'invention. Ce dispositif 40 comporte un corps tubulaire 41 dont la forme générale est sensiblement la même que celle du corps 21 du dispositif 20 précédemment décrit, le corps 41 étant prolongé inférieurement par des dents 42 identiques aux dents 22 précédemment décrites. A la différence du dispositif 20 précédemment décrit, le dispositif 40 ne comporte pas à sa partie supérieure un organe d'ancrage dans le béton venu de formation avec le corps du dispositif mais simplement un collet 43 permettant de maintenir plaqué contre l'ossature en bois un connecteur 46 rapporté. Ce connecteur 46 présente la forme générale d'un L, est connu en lui-même et ne sera pas décrit plus en détail. Le corps 41 présente un épaulement intérieur 44 constituant une butée limitant l'enfoncement dans le bois. Le corps 41 est muni en outre d'un perçage 45 pour le passage d'un clou d'ancrage. Un lamage 47 est réalisé sur la face supérieure du dispositif 40 pour faciliter le positionnement du canon d'un pistolet de scellement, le diamètre intérieur de ce canon correspondant sensiblement au diamètre extérieur du lamage 47, la surface supérieure du lamage 47 étant destinée à recevoir l'impact du piston- poussoir. On a illustré sur les figures 8 à 11 la mise en place du dispositif 40 et du connecteur 46, lequel est muni à sa base d'un perçage dont le diamètre correspond sensiblement au diamètre externe du corps 41. Une tôle T est interposée entre le connecteur 46 et la poutre P dans laquelle on désire implanter le dispositif 40, comme illustré sur la figure 8. L'insertion du dispositif 40 s'effectue au moyen d'un pistolet de scellement dont le canon est appliqué contre la face supérieure du lamage 47. Le dispositif 40 se retrouve implanté dans le bois au travers de la tôle T, comme illustré sur la figure 9. Lorsque le bois est tendre, un clou d'ancrage peut également être introduit au travers de l'orifice 45, comme illustré sur la figure 10. Ce clou est enfoncé au moyen d'un pistolet de scellement, dont on a représenté le canon et le piston-poussoir sur cette figure. On a représenté sur la figure 11 le clou d'ancrage implanté dans le bois. Un dispositif de fixation conforme à l'invention peut être utilisé d'une manière générale dès qu'il est nécessaire d'assujettir un quelconque élément de construction en bois à un quelconque autre élément de construction. On peut par exemple utiliser un dispositif de fixation conforme à l'invention pour fixer au bois une platine 51 reliée de façon articulée ou non à une poutre P et un autre élément de construction, comme illustré sur la figure 12. Sur cette figure, on a représenté deux dispositifs de fixation 50 présentant une forme générale voisine du dispositif 40 précédemment décrit, utilisés pour assujettir la platine 51 à la poutre P, l'autre élément 52 étant fixé à l'élément de construction, en béton par exemple. 9 -2776723 La différence entre chaque dispositif de fixation 50 et le dispositif 40 précédemment décrit réside essentiellement dans la forme de la surface supérieure du dispositif, sans lamage dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 12. En outre, à la place de simples clous d'ancrage, on a utilisé le dispositif précédemment décrit en référence aux figures 1 à 3. On a représenté sur la figure 13 un dispositif de fixation 60 conforme à un nouvel exemple de réalisation de l'invention. Ce dispositif 60 comporte un corps tubulaire 61 et des dents sensiblement identiques à ceux des dispositifs 20, 40 et 50 précédemment décrits. Le corps tubulaire 61 est fermé supérieurement par une paroi 62 s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal X, prolongée vers le haut par une tige filetée 63 destinée à permettre la fixation par boulonnage d'un organe 64 tel qu'un connecteur à noyer dans le béton. Grâce à l'invention, on obtient une résistance à l'arrachement importante du fait que le bois se trouve confiné, donc présente une densité plus élevée, et du frottement des surfaces intérieure et extérieure des dents sur le bois. La divergence des dents, qui est plus ou moins prononcée selon la longueur des fentes les séparant et l'épaisseur du métal les constituant, procure une bonne résistance du dispositif aux forces de cisaillement, en permettant aux dents de contrecarrer l'effet de basculement lié aux forces de cisaillement. On a réalisé des essais avec le dispositif 20, présentant un diamètre extérieur de 27,6 mm, implanté dans le bois jusqu'à une profondeur de 45 mm, un diamètre intérieur de 23,6 mm et huit dents faisant chacune avec l'axe longitudinal un angle de 45 une fois le dispositif implanté dans le bois, l'angle i étant égal à 12 . Cet essai a montré que le dispositif présentait une résistance à l'arrachement de 1000 daN et, lorsqu'un clou de 65 mm est ajouté, une résistance de 1500 daN. La résistance de ce dispositif sans clou d'ancrage vaut 4000 daN. - 10 - - 10 - 2776723 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de fixation dans le bois, comportant au moins deux dents à implanter dans le bois, conformées pour s'écarter en s'incurvant lors de l'enfoncement dans le bois, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un corps (3;21;41) présentant une cavité (12; 36) à l'intérieur de laquelle le bois se trouve confiné lorsque le dispositif (1;20;40;50;60) est implanté dans le bois (P). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites dents (5;22;42) définissent une ouverture divergente. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdites dents (5;22;42) sont crantées sur leur face extérieure ou intérieure. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'avant l'implantation dans le bois, la face extérieure des dents s'étend sur au moins une partie de leur hauteur sensiblement parallèlement à la direction d'implantation dans le bois. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la face intérieure de chaque dent forme, au voisinage de sa pointe, avec l'axe du corps, un angle (i) compris entre 10 et 20 . 6 - Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que la face extérieure de chaque dent forme, sur une courte longueur au voisinage de sa pointe, avec l'axe du corps, un angle (k) compris entre 0 et 30 . 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que chaque dent présente, en vue de face, deux bords opposés rectilignes convergeant en rapprochement de la pointe de la dent, l'angle (j) formé entre lesdits bords étant compris entre 30 et 100 . 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit corps (21;41) comporte un orifice (33;45) pour le passage d'un clou. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le corps se prolonge, du côté opposé aux dents, par des moyens de connexion (15;34;43;63). - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion comportent un collet (15;43). 11 - Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion comportent un organe (34) à noyer dans le béton. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion comportent un filetage (63). 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif présente à l'opposé des dents une extrémité libre conformée pour recevoir l'impact du piston-poussoir d'un pistolet de scellement. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif comporte des moyens (14;31;32) pour limiter la profondeur d'enfoncement dans le bois, constitués par exemple par un élargissement de la surface extérieure dudit corps et/ou par un épaulement intérieur.