Brevet FR2954758A1 — publié le 20110701

VERIN POUR LEVAGE DE STRUCTURE La présente invention concerne le domaine du levage de structure de charpente, notamment d'une structure tridimensionnelle à nappes composée de barres assemblées les unes aux autres par des noeuds d'assemblage. La présente invention porte en particulier sur un vérin de levage destiné à lever un élément d'une structure de charpente, et sur un procédé de levage d'une structure à l'aide de plusieurs vérins selon la présente invention. On connaît des dispositifs de levage utilisant des vérins prenant appui soit sur le sol environnant du bâtiment dont la toiture est à lever, soit sur un plancher ou un étage de ce bâtiment, le piston du vérin supportant la toiture à lever. La hauteur à laquelle ces dispositifs connus peuvent lever une structure est par conséquent limitée à la longueur du piston. Leur structure est de plus extrêmement encombrante et d'un coût de fabrication élevé. Par ailleurs, les deux types d'appareils de levage destinés au secteur du bâtiment les plus connus sont la grue et le chariot élévateur. Dans tous les cas, le levage de la structure est guidée par des tiges de levage, fixées par exemple aux poteaux du bâtiment, sur lesquelles sont enfilées des éléments de la structure à lever, et en particulier des noeuds d' assemblage. Le grutage, qu'il soit à tour ou sur camion, ainsi que les chariots élévateurs, présentent notamment les inconvénients suivants : ils exigent un permis poids lourds, de grutier ou cariste, ils représentent un coût considérable pour une petite entreprise de charpente traditionnelle ; ils nécessitent des temps de mise en place de l'appareil de levage importants. En outre, le grutage nécessite de disposer d'une aire de travail suffisamment importante pour la mise en 5 place de la grue. La présente invention vise à pallier les problèmes mentionnés ci-dessus, en proposant un vérin permettant le levage d'un élément, et notamment d'un élément d'une structure, enfilé sur une tige de guidage, 10 d'une manière rapide et simple, y compris pour la mise en place, et également peu coûteuse. La présente invention a donc pour objet un vérin double effet à corps et piston creux, destiné à être enfilé sur une tige de guidage et à supporter un élément devant 15 être levé par le vérin et également enfilé sur la tige de guidage, caractérisé par le fait qu'il comprend, à la tête du piston et à l'extrémité opposée du corps de vérin, un dispositif d'agrippage agencé pour bloquer tout déplacement respectivement du corps de vérin et de la tête du piston 20 lorsqu'ils sont soumis à une force dirigée vers le bas, et pour permettre un coulissement respectivement du corps de vérin et de la tête du piston sur la tige de guidage lorsqu'ils sont soumis à une force dirigée vers le haut. Le poids de l'élément à lever agissant 25 nécessairement vers le bas, le fait que le blocage soit automatiquement provoqué en cas de force vers le bas garantit l'utilisateur contre toute chute de l'élément à lever. En outre, plus la charge qui s'exerce sur le 30 dispositif d'agrippage est importante et plus celui-ci va agripper ladite tige de guidage. Chaque dispositif d'agrippage peut comprendre un corps présentant un alésage conique à travers lequel peut passer la tige de guidage, et au moins deux mors coniques disposés dans le corps et dont la conicité est complémentaire de celle du corps, chaque mors présentant sur sa face interne des dentures d'un profil dissymétrique tel que les dentures bloquent les mors sur la tige de guidage lorsqu'une force dirigée vers le bas agit sur les mors, et permettent à ceux-ci de coulisser sur la tige de guidage en cas de force dirigée vers le haut. Chaque dispositif d'agrippage peut comprendre des moyens aptes à les solliciter en permanence vers une position dans laquelle ils bloquent tout déplacement du corps de vérin et de la tête du piston lorsqu'aucune force n'agit sur les dispositifs d'agrippage. Lesdits moyens de sollicitation peuvent comprendre des ressorts coopérant avec la base des mors pour les pousser contre l'alésage conique du corps. L'efficacité des actions d'agrippage et de dégrippage dépend de l'inclinaison des dentures des mors et de la forme conique desdits mors. Il convient également de souligner que les dispositifs d'agrippage peuvent être adaptés pour une utilisation du vérin tête du piston en bas ou tête du piston en haut, l'orientation des dentures, du cône formé par les mors et de la force générée par les moyens de sollicitation devant dans certains cas être modifiées en conséquence. La présente invention a également pour objet un procédé de levage d'une structure de charpente à l'aide de plusieurs vérins tels que définis ci-dessus, la structure comprenant plusieurs éléments destinés à coopérer avec les vérins, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à : enfiler chaque élément et chaque vérin sur une tige de guidage de telle sorte que le vérin supporte l'élément ; fixer chaque tige de guidage à un poteau du bâtiment ; pour chaque vérin : dans le cas où le vérin est enfilé sur la tige de guidage dans une orientation telle que la direction d'extension du piston est dirigée vers le bas, actionner le vérin pour étendre le piston dont la tête est bloquée sur la tige de guidage par un dispositif d'agrippage, le corps de vérin étant ainsi amené à s'élever ; une fois la course maximale du piston atteinte, actionner le vérin pour rétracter le piston dans le corps de vérin, le dispositif d'agrippage bloquant le corps de vérin sur la tige de guidage ; une fois le piston dans sa position rétractée, répéter les étapes d'actionnement du vérin pour étendre puis rétracter le piston jusqu'à atteindre la hauteur de levage souhaitée pour la structure, ou dans le cas où le vérin est enfilé sur la tige de guidage dans une orientation telle que la direction d'extension du piston est dirigée vers le haut, actionner le vérin pour étendre le piston, le corps de vérin étant bloqué sur la tige de guidage par un dispositif d'agrippage, la tête du piston étant ainsi amenée à s'élever ; une fois la course maximale du piston atteinte, actionner le vérin pour rétracter le piston dont la tête du piston est bloquée sur la tige de guidage par le dispositif d'agrippage, le corps de vérin étant ainsi amené à s'élever ; et une fois le piston dans sa position rétractée, répéter les étapes d'actionnement du vérin pour étendre puis rétracter le piston jusqu'à atteindre la hauteur de levage souhaitée pour la structure. Ce procédé présente l'avantage d'être simple, rapide et moins coûteux par comparaison à l'utilisation de grues. Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après un mode de réalisation 10 particulier avec référence au dessin annexé. Sur ce dessin, la Figure 1A est une vue en coupe longitudinale du 15 vérin selon la présente invention, centrée sur l'axe de symétrie du vérin ; la Figure 1B est une vue schématique représentant une section longitudinale d'un mors du vérin selon la 20 présente invention ; la Figure 2 est une vue d'ensemble en perspective d'un vérin selon la présente invention, en position d'utilisation lors du levage d'une structure 25 tridimensionnelle à nappes ; et la Figure 3 est une vue agrandie du vérin selon la présente invention, de la tige de guidage et du noeud représentés sur la Figure 2. Si l'on se réfère à la Figure 1A, on peut voir que le vérin 1 selon la présente invention comprend un corps de vérin 2 cylindrique et creux dans laquelle est 30 reçu un piston 3 également creux et apte à s'étendre hors du corps de vérin 2. La structure du corps de vérin 2 et du piston 3 ne sera pas décrite plus en détail car elle bien connue de l'homme du métier. Si l'on se réfère aux Figures 2 et 3, on peut voir que le vérin 1 est enfilé sur une tige de guidage 4 fixée, par l'intermédiaire de consoles de fixation, à un poteau P d'un bâtiment dans lequel la structure S doit être levée. La structure S, représentée sur les Figures 2 et 3 et donnée à titre d'exemple, est une structure tridimensionnelle à nappes supérieure et inférieure composée de barres B assemblées par des noeuds 5. Un tel noeud 5 est enfilée sur la tige de guidage 4 afin de guider la structure S lors de son levage, et repose sur une extrémité du corps de vérin 2, le vérin 1 étant monté de telle sorte que le piston 3 est orienté vers le bas. Si l'on revient à la Figure 1A, on peut voir qu'un dispositif d'agrippage inférieur 6 est prévu sur la tête du piston 3 et qu'un dispositif d'agrippage supérieur 7 est prévu sur l'extrémité opposée du corps de vérin 2. Le dispositif d'agrippage supérieur 7 comprend un corps 71 présentant un alésage conique 71a dans lequel sont positionnés quatre mors coniques 72, c'est-à-dire qu'ils se présentent chacun sous la forme d'un segment d'une chemise dont la surface interne est cylindrique mais dont la forme externe 72a est conique, la conicité de l'alésage 71a et des mors 72 étant bien entendu complémentaires l'une de l'autre. Des dentures 72b sont en outre prévues sur la surface interne de chaque mors 72, les dentures 72b ayant un profil dissymétrique de telle sorte que chaque denture 72b a une face supérieure inclinée en direction du sommet du cône et une face inférieure ayant une inclinaison inférieure à la précédente, comme représenté sur la Figure 1B. Les mors 72 sont poussés en permanence vers la petite ouverture de l'alésage conique 72 par des ressorts 73 appuyant sur la base des mors 72 par l'intermédiaire d'un guide ressort 74 se présentant sous la forme d'une bague à collerette. Le ressort 73 prend appui sur un chapeau 75 par lequel le dispositif d'agrippage supérieur 7 est fixé au corps de vérin 2. Le dispositif d'agrippage inférieur 6 comprend les mêmes éléments, à savoir un corps 61, des mors 62 présentant des dentures 62b, comme représenté sur la Figure 1B, et un ressort 63 guidé par un guide ressort 64 et prenant appui sur un chapeau 65, ce dernier n'étant pas fixé au corps de vérin mais, dans ce cas, au corps 61. Tous les éléments mentionnés ci-dessus sont agencés de telle sorte que, lorsque le vérin 1 est enfilé sur la tige de guidage 4, cette dernière traverse les dispositifs d'agrippage inférieur 6 et supérieur 7, et, en particulier, les mors 62, 72 entourent la tige de guidage 4. Comme indiqué ci-dessus, les ressorts 63 et 73 sollicitent en permanence les mors 62, 63 vers la petite ouverture de l'alésage 61a, 71a, de telle sorte que les dentures des mors 62, 63 viennent mordre dans la tige de guidage 4 et bloquer un déplacement du vérin 1 par rapport à celle-ci. Afin de permettre l' enfilement du vérin 1 sur la tige 4, il a été prévu des mécanismes d'ouverture des mors 62, 72. Ces mécanismes comprennent un appui 66, 76 dont la surface externe est filetée en 66a, 76a et comportant un alésage 66b, 76b à travers lequel passe la tige 4, une bague de desserrage 67, 77 taraudée et fixée en translation au corps 61, 71 par des demi-brides 68, 78. Lorsque l'on fait tourner la bague de desserrage 67, 77 dans un sens, elle coopère avec l'appui 66, 76 pour le faire translater en direction du corps 61, 71 de telle sorte qu'il vient appuyer sur le sommet des mors 62, 72, à l'encontre de la force exercée par les ressorts 63, 73. Les mors 62, 72 sont ainsi amenés à s'écarter de la tige de guidage 4, libérant cette dernière de l'emprise des dentures 62b, 72b, de telle sorte que la tige 4 peut coulisser librement dans le vérin 1. Une fois le vérin 1 enfilé sur la tige 4, il suffit de faire tourner la bague de serrage 67, 77 dans le sens opposé pour que l'appui 66, 76 n'agisse plus sur les mors 62, 72 et que ces derniers soient ramenés par les ressorts 63, 73 dans la position d'agrippage, dans laquelle les dentures 62b, 72b mordent dans la tige de guidage 4. Il convient de noter que l'appui 66 permet également la liaison du dispositif d'agrippage inférieur 6 à la tête du piston 3. Le procédé de levage de la structure S à l'aide du vérin 1 selon la présente invention va maintenant être décrit plus en détail, et en particulier le fonctionnement des dispositifs d'agrippage 6 et 7. En premier lieu, on enfile le noeud 5 de la structure S assemblée. On réalise ensuite les opérations décrites ci-dessus pour pouvoir enfiler le vérin 1 sur la tige de guidage 4, dans une orientation telle que la direction d'extension du piston 3 est dirigée vers le bas. Une fois le vérin 1 enfilé, on actionne les bagues de desserrage 67, 77 pour que les mors 62, 72 soient ramenés à la position d'agrippage. On actionne ensuite le vérin 1, d'une manière 5 classique bien connue de l'homme du métier, pour que le piston 3 s'étende hors du corps de vérin 2. Les mors 62 bloquant la tige de guidage 4, l'extension du piston 3 génère une force sur les mors 62 qui est dirigée vers le bas. 10 En raison de l'inclinaison de la face inférieure des dentures 62b, cette force dirigée vers le bas vient amplifier la prise des mors 62 sur la tige de guidage 4, empêchant le dispositif d'agrippage inférieur 6 de se déplacer par rapport à celle-ci. 15 Le blocage du dispositif d'agrippage inférieur 6 produit en revanche l'effet inverse sur le dispositif d'agrippage supérieur 7, une force dirigée vers le haut étant ainsi amenée à agir sur les mors 72. Étant donné que les faces supérieures des 20 dentures 72b sont inclinées en direction du sommet du cône formé par les mors 72, ces faces ne constitueront pas une butée pour la tige de guidage 4 de telle sorte que le corps de vérin 2 s'élève suite à l'extension du piston 3 dont la tête est bloquée sur la tige de guidage 4. 25 Une fois la course maximale du piston 3 atteinte, la force générée par l'extension du piston 3 disparaît et, comme seul le poids de la structure S porte sur le dispositif d'agrippage supérieur 7, générant ainsi une force vers le bas, les dentures 72b, et en particulier leur 30 face inférieure, viennent bloquer les mors 72 sur la tige de guidage 4. On commande ensuite le vérin 1 pour que le piston 3 se rétracte vers le corps de vérin 2. De même, le vérin 1 étant un vérin double effet, cette rétraction génère une force dirigée vers le bas sur les mors 72, de telle sorte que ceux-ci viennent bloquer le dispositif d'agrippage supérieur 7 sur la tige de guidage 4, pour les mêmes raisons pour lesquelles le dispositif d'agrippage inférieur 6 se bloque sur la tige de guidage 4 lors de l'extension du piston 3. En outre, toujours en raison de l'inclinaison des faces supérieures des dentures 62b, la force de rétraction orientée vers le haut qui agit sur les mors 62 permet au dispositif d'agrippage inférieur 6 de ne pas bloquer la tige de guidage 4, permettant au piston 3 de revenir dans la position initiale, à savoir reçue dans le corps de vérin 2, le piston s'étant cependant élevé d'une hauteur correspondant à la longueur du piston 3. Les opérations mentionnées ci-dessus sont répétées jusqu'à ce que la structure S se trouve à la hauteur souhaitée. Le vérin 1 peut ensuite être commandé de façon analogue pour le faire redescendre de la tige de guidage 4. Bien que le levage de la structure S n'ait été expliqué qu'en liaison avec un seul vérin 1 selon l'invention, il va de soi que l'on prévoit le nombre de vérins 1 et de tiges de guidage 4 nécessaires pour procéder au levage d'une manière sûre et efficace. Il est en outre possible d'installer le vérin 1 dans une position tête du piston 3 en haut, en le retournant tout simplement. Cependant, si l'on ne souhaite pas modifier l'agencement global des dispositifs d'agrippage 6, 7, l'orientation du cône formé par les mors 62, 72 et celui formé par l'alésage 61a, 71a étant alors inversée par rapport à la position tête du piston 3 en bas, et les ressorts 63, 73 produisant dans ce cas une force orientée vers le bas, il est nécessaire d'inverser l'orientation des dentures 62b, 72b : leur face supérieure doit toujours être inclinée et leur face inférieure doit toujours être sensiblement horizontale ou avoir une inclinaison inférieure à la précédente, de telle sorte que la face inférieure bloque les mors 62, 72 en cas de force vers le bas. Par ailleurs, il est également envisageable de modifier l'agencement global des dispositifs d'agrippage 6, 7 pour que, dans le cas où le vérin 1 est monté tête du piston 3 en haut, le cône formé par les mors 62, 72 s'effile vers le haut, que la face supérieure des dentures 62b soit inclinée et que la face inférieure soit sensiblement horizontale ou ait une inclinaison inférieure à la précédente. Dans ce cas, les ressorts 63, 73 doivent être agencés dans les dispositifs d'agrippage 6, 7 pour produire une force sur les mors 62, 72 orientée vers le haut. Il convient en outre de souligner que le vérin 1 selon la présente invention n'est pas limitée à une utilisation avec un certain type de noeud, ou au levage d'une structure tridimensionnelle à nappes, dans la mesure où il vise en soi à lever un élément devant être disposé en hauteur. Il est bien entendu que les modes de réalisation qui ont été décrits ci-dessus ont été donnés à titre indicatif et non limitatif et que des modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour autant du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1 - Vérin (1) double effet à corps (2) et piston (3) creux, destiné à être enfilé sur une tige de guidage (4) et à supporter un élément devant être levé par le vérin (1) et également enfilé sur la tige de guidage (4), caractérisé par le fait qu'il comprend, à la tête du piston (3) et à l'extrémité opposée du corps de vérin (2), un dispositif d'agrippage (6, 7) agencé pour bloquer tout déplacement respectivement du corps de vérin (2) et de la tête du piston (3) lorsqu'ils sont soumis à une force dirigée vers le bas, et pour permettre un coulissement respectivement du corps de vérin (2) et de la tête du piston (3) sur la tige de guidage (4) lorsqu'ils sont soumis à une force dirigée vers le haut. 2 - Vérin (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque dispositif d'agrippage (6, 7) comprend un corps (61, 71) présentant un alésage conique (61a, 71a) à travers lequel peut passer la tige de guidage (4), et au moins deux mors coniques (62, 72) disposés dans le corps (61, 71) et dont la conicité est complémentaire de celle du corps (61, 71), chaque mors (62, 72) présentant sur sa face interne des dentures (62b, 72b) d'un profil dissymétrique tel que les dentures (62b, 72b) bloquent les mors (62, 72) sur la tige de guidage (4) lorsqu'une force dirigée vers le bas agit sur les mors (62, 72), et permettent à ceux-ci de coulisser sur la tige de guidage (4) en cas de force dirigée vers le haut. 3 - Vérin (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque dispositif d'agrippage (6, 7) comprend des moyens aptes à les solliciter en permanence vers une position dans laquelle ils bloquent tout déplacement du corps de vérin (2) et dela tête du piston (3) lorsqu'aucune force n'agit sur les dispositifs d'agrippage (6, 7). 4 - Vérin (1) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens de sollicitation comprennent des ressorts (63, 73) coopérant avec la base des mors (62, 72) pour les pousser contre l'alésage conique (61a, 71a) du corps (61a, 71). 5 - Procédé de levage d'une structure (S) de charpente à l'aide de plusieurs vérins (1) tels que définis à l'une des revendications 1 à 4, la structure (S) comprenant plusieurs éléments (5) destinés à coopérer avec les vérins (1), caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à : - enfiler chaque élément (5) et chaque vérin (1) sur une tige de guidage (4) de telle sorte que le vérin (1) supporte l'élément (5) ; fixer chaque tige de guidage (4) à un poteau (P) du bâtiment ; pour chaque vérin (1) . dans le cas où le vérin (1) est enfilé sur la tige de guidage (4) dans une orientation telle que la direction d'extension du piston (3) est dirigée vers le bas, actionner le vérin (1) pour étendre le piston (3) dont la tête est bloquée sur la tige de guidage 25 (4) par un dispositif d'agrippage (6), le corps de vérin (2) étant ainsi amené à s'élever ; une fois la course maximale du piston (3) atteinte, actionner le vérin (1) pour rétracter le piston (3) dans le corps de vérin (2), le dispositif 30 d'agrippage (7) bloquant le corps de vérin (2) sur la tige de guidage (4) ; une fois le piston (3) dans sa position rétractée, répéter les étapes d'actionnement du vérin(1) pour étendre puis rétracter le piston (3) jusqu'à atteindre la hauteur de levage souhaitée pour la structure (S), ou dans le cas où le vérin (1) est enfilé sur la tige de guidage (4) dans une orientation telle que la direction d'extension du piston (3) est dirigée vers le haut, actionner le vérin (1) pour étendre le piston (3), le corps de vérin (2) étant bloqué sur la tige de guidage (4) par un dispositif d'agrippage (7), la tête du piston (3) étant ainsi amenée à s'élever ; une fois la course maximale du piston (3) atteinte, actionner le vérin (1) pour rétracter le piston (3) dont la tête du piston (3) est bloquée sur la tige de guidage (4) par le dispositif d'agrippage (6), le corps de vérin (2) étant ainsi amené à s'élever ; et une fois le piston (3) dans sa position rétractée, répéter les étapes d'actionnement du vérin (1) pour étendre puis rétracter le piston (3) jusqu'à atteindre la hauteur de levage souhaitée pour la structure (S).