Brevet FR2840001A1 — publié le 20031128

Poutre de coffrape et son procede de fabrication La presente invention est relative a une poutre utilisable pour supporter des panneaux de coffrage, et a un procede de fabrication de cette poutre. Le domaine technique de ['invention est celui de la fabrication de poutres de support de structures temporaires de coffrage d'ouvrages en beton. De telles poutres vent traditionnellement realisees en bois ou bien en metal. Dans le brevet FR 2 715 959, il est decrit une poutre de supportage de panneaux de coffrage constituee par un profile metallique et par un insert en bois loge dans une rainure en U du profile metallique; le profile presente une section en forme de H fermee a sa base par une paroi formant une face d'appui du profile; I'insert en bois est rentre en force dans la rainure dans laquelle il est maintenu en place et serre par deux ailes pincees et striees; la face d'appui du profile est prolongee par deux ailes laterales percees; les per,cages prevus dans ces ailes permettent la fixation de la poutre a son support par des clous engages dans ces per,cages. 11 a ete par ailleurs propose de fabriquer des structures support de coffrage en matiere plastique renforcee par des fibres de verre, notamment des profiles obtenus par pultrusion; neanmoins, ces structures n'ont pas rencontre, a la connaissance de l'inventeur, de succes. Un objectif de ['invention est de proposer une nouvelle poutre apte a supporter des coffrages, et son procede de fabrication. Un objectif de ['invention est de proposer une poutre de coffrage et son procede de fabrication, qui soient ameliores. Un objectif de ['invention est de proposer une poutre non metallique de coffrage presentant des performances similaires a celles decrites dans le brevet FR 2 715 959. Selon un premier aspect, I'invention propose une poutre, en particulier une poutre de coffrage, caracterisee en ce qu'elle comporte une ossature ou profile en matiere plastique renforcee, I'ossature ou profile delimitant une rainure longitudinale et comportant une semelle, la poutre comportant un tasseau de bois engage dans la 2 2840001 rainure, la semelle comportant une ou plusieurs cavite(s) apse(s) a cooperer avec des organes de fixation permettant une fixation de la poutre a un support. L'invention propose en particulier une poutre de coffrage qui est essentiellement constituee d'une ossature creuse en matiere plastique renforcee par des fibres longitudinales, I'ossature delimitant une rainure longitudinale, et d'un tasseau de bois insere dans la rainure longitudinale; I'ossature comporte au moins une semelle d'appui (generalement deux semelles d'appui) qui est (sont) percee(s) d'une pluralite d'orifices permettant le passage d'un organe de fixation - tel qu'un clou - de la poutre a une structure (poutre ou panneau en particulier) supportant la poutre. 11 a en effet ete constate que, de fa,con surprenante, il est possible de percer la (ou les) semelle(s) d'une telle poutre sans diminuer notablement les performances de la poutre, alors meme que ces per,cages provoquent une interruption d'une partie des fibres longitudinales servant a renforcer l'ossature de la poutre, de surcro'^t dans une partie (semelle) de celle-ci, dont la contribution a ia resistance aux charges de la poutre est preponderante. 11 a egalement ete constate qu'il est possible de maintenir le tasseau de bois dans la rainure par pincement de parois de l'ossature, alors que le module d'elasticite de la matiere plastique renforcee est tres notablement inferieur a celui des metaux: il est generalement environ deux fois plus faible que celui de l'aluminium; il a en outre ete constate que ce maintien pouvait generalement etre obtenu sans prevoir de stries sur la face interne de ces parois. 11 a en outre ete constate qu'il est possible de realiser une telle poutre dont la masse lineique soit- a performances comparables - inferieure, egale ou a peine superieure a une poutre similaire presentant une ossature en aluminium. De preference, a cet effet, et selon un autre aspect de ['invention, il est propose une poutre comportant un profile en matiere plastique renforcee de fibres (d'origine minerale) - en particulier de fibres de verre - et un tasseau de bois loge et maintenu dans une rainure longitudinale du profile, le profile comportant deux ailes laterales superieures - en tete - qui bordent l'ouverture de ladite rainure longitudinale, ainsi que deux ailes laterales inferieures - en pied formant lesdites semelles, I'epaisseur desdites ailes laterales superieures et inferieures - etant superieure a l'epaisseur des parois formant la partie centrale du profile. 3 2840001 De preference, le rapport de l'epaisseur des ailes laterales a celles des parois centrales du profile, est situe dans une piage allant de 1,2 a 2, en particulier de 1,4 a 1,8; de preference egalement, I'epaisseur des parois de la partie centrale est comprise entre 3 et 5 mm pour une poutre de 160 mm, tandis que l'epaisseur des ailes laterales est comprise entre 5 et 10 mm, en particulier entre 6 et 9 mm; de preference, Ia masse lineique (incluant ['insert en bois) d'une telle poutre est inferieure ou egale a kg/m. De preference, ces ailes laterales vent saillantes aux extremites (superieure et inferieure) des parois longitudinales principales du profile en forme de H. la largeur en tete du profile etant sensiblement egale a la largeur en pied du profile; ceci permet que lorsque deux poutres vent placees cote a cote (paralleles) en se chevauchant, elles s'appuient l'une sur l'autre par leurs ailes laterales respectives, en pied et en fete, lorsqu'elles vent soumises a une charge laterale; de ce fait, la transmission des efforts lateraux entre les poutres est amelioree; tel est notamment le cas de deux poutres posees sur une fourche d'etai commune; de preference en outre, la largeur de la poutre est inferieure a 80 mm. Afin de faciliter le nettoyage des poutres, la face externe des parois longitudinales principales du profile est de preference lisse et denue de rainures et/ou nervures. Selon un autre aspect, I'invention propose une poutre comportant une ossature non metallique comportant une rainure longitudinale, et un insert en bois - ou en un materieu similaire - loge dans la rainure, I'ossature comportant de preference des semelles laterales proeminentes en pied et en fete, ainsi qu'une deuxieme rainure longitudinale, opposee a la premiere, qui debouche (en pied) par une ouverture de largeur inferieure a la largeur de cette deuxieme rainure, qui est prevue et adaptee pour recevoir des fetes d'organes (tels que des vis) de fixation de la poutre sur un support tel qu'une platine d'etai; ces organes peuvent ainsi coulisser dans cette rainure, ce qui facilite la construction de structures de coffrage legeres et resistantes. De preference, la deuxieme rainure est specialement prevue pour recevoir au moins deux types de fetes d'organes de liaison presentant deux geometries distinctes; de preference, a cet effet, le profil dans une section transversale de cette deuxieme rainure comporte des series de segments formant un trace en escalier; a ces 4 2840001 segments correspondent des faces d'appui pour lesdites fetes d'organes de liaison, de largeurs differentes adaptees auxdites geometries distinctes. Selon un autre aspect, I'invention propose un procede de fabrication de poutres de coffrage comportant les operations suivantes: À On impregne en continu des fibres avec une resine thermodurcissable, À On fait passer les fibres impregnees de resine au travers d'un moule - ou filiere - de fa,con a former en sortie du moule un profile de la forme souhaitee de la poutre, qui comporte une cavite longitudinale en partie centrale, deux semelles en pied et une rainure en fete, À On provoque la polymerisation de la resine du profile par chauffage, en particulier par passage dans un four, À On coupe le profile en tron,cons de longueur souhaitee pour ia poutre, À On perce chaque semelle de chaque poutre d'une pluralite d'orifices, qui vent de preference regulierement repartis le long de cheque semelle, À On insere dans la rainure de la poutre un tasseau de bois presentant une longueur sensiblement identique a celle de la poutre, et À On fixe a chacune des deux extremites de chaque poutre une piece de protection de cette extremite contre les chocs. De preference, on utilise une resine polyester et des fibres de verre dont la teneur ponderale dans l'ossature armee varie generalement entre 40 % et 80 %. De preference, lorsque l'ossature (le profile) de la poutre delimite une cavite longitudinale (tubulaire), ladite piece d'extremite obture la cavite de fa,con a eviter ['accumulation de debris dans cette cavite. L'invention permet de realiser des poutres support de coffrage resistantes aux charges et aux chocs, peu sensibles aux variations de temperature et d'hygrometrie, faci l es a nettoye r, d'u ne d u ree de vie elevee et d'u n coOt raison nab le. s 2840001 D'autres avantages et caracteristiques de ['invention seront compris au travers de la description suivante qui se refere aux dessins annexes, qui illustrent sans aucun caractere limitatif des modes preferentiels de realisation de ['invention. La figure 1 illustre en vue en coupe transversale un premier mode de S realisation d'une poutre selon ['invention, integrant un longeron en bois et equipee d'une vis de fixation, qui est coulissante dans une rainure longitudinale prevue dans la semelle de la poutre. La figure 2 illustre en vue en coupe partielle une premiere structure de coffrage incluant une poutre primaire selon ['invention, qui s'etend parallelement au plan de la figure 2 et qui supporte une poutre secondaire selon ['invention, qui s'etend perpendiculairement au plan de la figure 2, cette derriere poutre supportant un panneau de coffrage. La figure 3 illustre en vue en coupe partielle une deuxieme structure de coffrage comportant une poutre selon ['invention, qui repose et est boulonnee sur une platine d'un etai, et qui supporte un panneau de coffrage. La figure 4 illustre en vue en perspective schematique partielle une structure support de coffrage comportant deux poutres identiques conformes a ['invention qui reposent cote a cote par une de leurs extremites respectives sur une platine - dite fourche - equipant un etai. La figure 5 illustre en vue en perspective schematique partielle > une portion d'extremite d'une ossature de poutre selon un deuxieme mode de realisation de ['invention, ainsi qu'une piece de protection de l'extremite de la poutre. Comme illustre figures 1 a 3 notamment, la poutre 1, 2 est constituee d'un tron,con de profile 3, 4, 5 creux dans une rainure longitudinale superieure duquel est insere un tasseau 6, 7 de bois; la poutre 1 (respectivement 2) presente un axe longitudinal 8 (respectivement 9), le long duquel s'etendent le profile et le tasseau. Le profile (tel que 3 figure 1) incorpore une pluralite de fibres 100 de verre qui s'etendent parallelement a l'axe 8, dans toute la section du profile (seules quelques fibres vent illustrees figure 1 pour ne pas nuire a sa clarte), et qui vent continues et noyees dans une matrice de polyester qu'elles renforcent. 6 2840001 Le profile comporte deux parois longitudinales principales 10, 11 qui s'etendent sensiblement le long de deux plans longitudinaux paralleles 12, 13 (figure 5) dont les traces respectives dans le plan de la figure 1 vent reperees 14,15. Chacune de ces parois presente dans sa partie centrale une epaisseur 16, 17 S qui est inferieure a son epaisseur 18, 19 en tete d'une part, ainsi qu'a son epaisseur , 21 en pied d'autre part. Chacune de ces parois presente - en tete - une extremite superieure coudee formant une aile superieure laterale 22, 23 proeminente par rapport a la face externe 24,25 de la paroi. L'extremite inferieure des parois 10, 11 est prolongee - en pied - par une aile inferieure 26, 27 epaisse formant une semelle d'appui du profile sur un support; chaque aile 26, 27 forme un genre de > avec la paroi 10, 11 qu'elle prolonge respectivement (en vue en coupe transversale tel qu'illustre aux figures 1 et 3); I'epaisseur 28, 29 de ces ailes 26, 27 est superieure a l'epaisseur 16, 17 de la partie centrale des parois 10, 11 et est voisine de celle 20, 21 des extremites inferieures de ces parois. Chaque semelle 26, 27 comporte une portion 26a, 27a laterale > faisant saillie par rapport a la face externe 24, 25 des parois 10, 11, et comporte une portion 26b, 27b laterale ' s'etendant dans le prolongement de la portion " externe >. Chaque portion externe 26a, 27a des semelles 26, 27 est percee d'orifices 30 traversant la semelle, s'etendant selon des axes 31 qui forment un angle 32 avec les plans 12, 13 (de trace 14, 15) dont la valeur est voisine de 30 degree; de preference, ces orifices vent regulierement espaces le long des semelles d'un pas 33 (figure 5), les orifices situes d'un premier cote du profile (par exemple sur la portion 26a) etant situes a des positions - mesurees le long de l'axe longitudinal 8, 9 - qui vent decalees par rapport a la position des orifices situes d'un deuxieme cote du profile (par exemple sur la portion 27a); cela permet d'eviter que deux clous 34, 35 (figure 2) s'etendant au travers d'orifices sensiblement en regard l'un de l'autre, n'interferent ni ne deteriorent I'insert en bois (repere 7 figure 2) dans lequel ils vent plantes; dans le cas ou la valeur du decalage entre ces positions des per, cages opposes est egale a la moitie de leur pas 33 commun, les orifices vent alors disposes en quinconce le long - et de part et d'autre - d'un plan longitudinal median et de symetrie - du profile et de la poutre. Les parois laterales principales 10, 11 vent reliees entre elles par deux parois longitudinales de liaison 36 et 37, qui vent paralleles entre elles et orthogonales aux parois 10, 11 (figures 1 a 4); dans la variante de realisation illustree figure 5, la paroi inferieure de liaison reperee 37a est coudee et relic les parois laterales 10, 11 par l' i nterm ediai re des se m el les 26 et 27. Les parois 10, 11, 36, 37, les semelles 26, 27 et les ailes superieures 22, 23 constituent un profile obtenu par moulage de polyester et renforce par les fibres longitudinales 100; cette ossature de section constante est creuse, les parois 10, 11, 36, 37 delimitant une cavite centrale longitudinale 40 de section sensiblement rectangulaire; les portions superieures des parois 10 et 11 et la paroi 36 delimitent par ailleurs une rainure longitudinale superieure 41 recevant le tasseau 6, tandis que la paroi de liaison 37, 37a, les semelles 26, 27 (et les portions inferieures des parois 10, 11 figures 1 a 4) delimitent une rainure longitudinale inferieure 42 dans laquelle peuvent coulisser des fetes 43 (rectanguiaires ou carree notamment) de vis 44. Une telle vis (figures 1 et 3) permet la fixation de la poutre 1, par sa base 26, 27, sur une platine 45 prevue a l'extremite superieure d'un etai 46 d'axe vertical 47, a ['aide d'un ecrou 48 complementaire de la vis 44. Dans le cas de la structure illustree figure 4, la platine 45 soutenue par l'etai 46 est rectangulaire et equipee a chacun de ses quatre angles d'une colonnette 49 servant de butee laterale pour les extremites respectives des deux poutres 1 reposant cote a cote sur la platine sans y etre fixees; dans le cas ou une poussee laterale est appliquee a une premiere des deux poutres, celles-ci s'appuient l'une sur l'autre a la fois par leurs ailes superieures proeminentes (22, 23 figure 1) et par leurs portions externes de semelles (26a, 27a figure 1), lorsque la largeur 39 en pied de ces poutres est egale a leur largeur 38 en fete. Les faces internee 50, 51 (figure 5) des portions superieures des parois 10, 11, qui pincent le tasseau loge dans la rainure 41, vent lisses et sensiblement paralleles; le tasseau est insere sans jeu dans cette rainure, sa face superieure 52 etant sensiblement affleurante ou en leger retrait (en creux) - de quelques dixiemes de millimetres - par rapport a la face d'appui superieure 53, 54 des ailes 22, 23 (figure 1); 8 2840001 le maintien en position du tasseau dans la rainure peut etre en outre complete par des vis auto-taraudeuses s'etendant au travers des parois 10 et 11 du profile et penetrant dans le tasseau. La rainure inferieure 42 illustree figures 1 a 3 presente en partie superieure S une premiere largeur 55 (figure 2) adaptee aux dimensions d'un premier type de tete de vis; elle presente en partie mediane une deuxieme largeur 56 inferieure a la premiere largueur 55 et adaptee aux dimensions d'un deuxieme type de tete de vis - ou autre organe de liaison - distinct du premier type; la rainure 42 presente en partie inferieure une embouchure delimitee par les semelles, dont la largeur 57 est inferieure a la deuxieme largeur 56 et adaptee a la partie filetee - ou moyen equivalent - des vis desdits premier et deuxieme types. Comme illustre figure 2, le tasseau 6 de la poutre 1 permet le clouage d'un panneau de coffrage 58 supporte par la poutre 1, tandis que le tasseau 7 de la poutre 2 permet le clouage des semelles 26 et 27 de la poutre 1 supportee par la poutre 2. Par reference a la figure 5, une piece 59 metallique est prevue pour etre solidarisee a chaque extremite de poutre, pour la proteger contre les chocs; cette piece, qui peut etre obtenue par decoupe et pliage de tole, comporte une partie centrale plane rectangulaire 60 apte a obturer une partie substantielle de ['embouchure de la cavite 40, deux premieres ailes planes 61 apses a etre inserees dans la cavite 40 et a s'etendre le long de la face interne des parois 10, 11 de la poutre, et deux deuxiemes ailes planes 62 s'etendant dans le prolongement des ailes 61, apses a etre inserees dans la rainure 41 et a s'etendre le long des faces 50 et 51 de paroi delimitant cette rainure. Chaque piece d'extremite 59 est de preference solidarisee aux parois 10, 11 de la poutre par des vis auto-perceuses s'etendant au travers de ces parois et des ailes 61 et 62 de la piece. Les poutres selon ['invention peuvent etre obtenues par la technique de pultrusion permettant d'obtenir des tron,cons de profiles renforces de fibres; ces tron,cons vent ensuite perces et equipes d'un tasseau et de deux pieces d'extremite. 9 2840001 r REVENDICATIONS 1. Poutre (1, 2) caracterisee en ce qu'elle comporte une ossature ou profile en matiere plastique renforcee, I'ossature ou profile delimitant une rainure (41) longitudinale et comportant une semelle (26, 27), la poutre comportant un tasseau (6, 7) de bois engage dans la rainure, la semelle comportant une ou plusieurs cavite(s) (30, 42) apse(s) a cooperer avec des organes (34, 35, 43, 44) de fixation. 2. Poutre selon la revendication 1, dans laquelle la semelle comporte une pluralite d'orifices (30) con,cus pour recevoir des clous (34, 35). 3. Poutre selon la revendication i ou 2, dans laquelle la semelle comporte - et/ou delimite - une rainure (42) con,cue pour recevoir une tete (43) de vis (44). 4. Poutre de coffrage selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, dans laquelle l'ossature ou profile comporte des fibres (100) longitudinales noyees dans une matrice thermodurcissable. 5. Pout're selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, dans laquelle I'ossature ou profile comporte deux parois principales (10, 11), deux ailes superieures (22, 23) prolongeant les parois principales (10, 11) et bordant l'ouverture de la rainure (41) recevant le tasseau, et deux ailes (26, 27) inferieures prolongeant les parois principales (10, 11) et formant la semelle, I'epaisseur des ailes (22, 23, 26, 27) etant superieure a l'epaisseur (16, 17) de la partie centrale des parois (10, 11) principales. 6" Poutre selon iune quelconcZue des revendications 1 a 5' dont la argeur er ete (38) est egale a sa largeur en pied (393. 7. Poutre selon l'une quelconque des revendications 3 a 6 dans laquelle la rainure (42) s'etend longitudinalement et est con,cue pour recevoir au moins deux types de tete d'organes de liaison presentant au moins deux geometries distinctes, qui peuvent coulisser dans cette rainure. 8. Poutre selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, dans laquelle l'ossature ou profile delimite une cavite longitudinale (40), et qui comporte deux pieces (59) apses a obturer la cavite et a proteger les extremites de la poutre contre les chocs. l 2840001 9. Poutre selon l'une quelconque des revendications 1 a 8, dans laquelle les faces internes(50, 51) des parois pin,cant le tasseau, et/ou les faces externes (24, 25) des parois principales (1 O. 11) vent denuees de nervures et/ou de rainures. 10. Floutre selon l'une quelconque des revendications 1 a 9, qui presente une S hauteur yoisine de 160 mm et une masse lineique inferieure ou egale a 5 kg/metre. 11. Procede de fabrication de poutres (1, 2) de coffrage comportant les operations suivantes: I À On impregne, en continu, des fibres (100) avec une resine | thermodurcissabie, 1 À On fait passer les fibres impregnees de resine au travers d'un moule ou filiere - de fa,con a former en sortie du moule un profile de la forme souhaitee de la poutre, qui comporte une cavite longitudinale (40) en | partie centrale, deux semelles (26, 27) en pied et une rainure (41) en I fete, ! l5 À On provoque la polymerisation de la resine du profile par chauffage, en particulier par passage dans un four, 1., À. On coupe le profile en trongons de longueur souhaitee pour la poutre, -. À On perce chaque semelle de cheque poutre d'une pluralite d'orifices (30), qui vent de preference regulierement repartis le long de chaque I semelle, À À On insere dans la rainure de la poutre un tasseau (6, 7) de bois presentant une longueur sensiblement identique a celle de la poutre, et l t À On fixe a chacune des deux extremites de chaque poutre une piece (59) I de protection de cette extremite contre les chocs. 12. Procede selon la revendication 11, dans lequel on utilise une resine polyester et des fibrel de verre dont la teneur ponderale dans l'ossature est situee dans une plage allant de 40 % a 80 %.