Brevet FR3008119A1 — publié le 20150109

Dispositif de liaison de vérins sur une structure métallique porteuse, telle qu'une tour d'étaiement, et structure métallique porteuse associée Dans le domaine du bâtiment, pour supporter des charges importantes lors de la construction, des structures métalliques porteuses, notamment des tours d'étaiement, sont utilisées. La présente invention concerne un dispositif de liaison de deux vérins compris dans ces structures. Aujourd'hui, les tours d'étaiement les plus répandues sont du type dit « tour échelle ». Elles comprennent des cadres métalliques appelés « cadre échelle » comportant des montants tubulaires verticaux reliés par des barres horizontales. Pour adapter la tour à une hauteur désirée, le principe de ces tours échelles est de superposer les cadres échelles. Afin de compenser les dénivelés du sol, les tours d'étaiement peuvent comprendre des vérins de réglage à vis à leurs extrémités inférieures. Elles peuvent également comprendre des vérins de réglage à vis à leurs extrémités supérieures, de manière à supporter la charge à reprendre par la tour dans un plan horizontal, ou incliné selon les besoins des utilisateurs. Ces vérins consistent en des tiges filetées extérieurement, qui sont insérées chacune dans une extrémité inférieure ou supérieure d'un montant vertical tubulaire du cadre échelle de la tour. Cependant, sous l'influence de la charge, l'extrémité du montant vertical dans lequel s'emboîte le vérin d'extrémité correspondant a tendance à se mettre de biais, ainsi que la tige filetée composant le vérin, car il subsiste un jeu entre le tube du montant et le vérin. Cet effort tend à provoquer un flambage qui détruit la colinéarité des axes respectifs du montant vertical et du vérin, et entraîne la perte de verticalité, la détérioration et la perte de reprise de charge de la tour. L'invention vise ainsi à proposer une solution destinée à contraindre les extrémités des montants verticaux et les vérins à rester en position parfaitement verticale lors de l'utilisation de la tour. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de liaison de vérins verticaux d'une structure métallique porteuse, chacun des vérins comprenant une tige filetée extérieurement, et destinée à être insérée dans une extrémité d'un montant vertical de ladite structure porteuse, caractérisé en ce que le dispositif comporte des lisses reliant chacune deux vérins voisins, des tubes filetés intérieurement insérés chacun sur une desdites tiges filetées extérieurement, lesdits tubes filetés intérieurement comportant chacun des moyens de fixation d'une extrémité d'une desdites lisses et étant mobiles par vissage le long de ladite tige filetée extérieurement. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif de liaison comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - les extrémités desdites lisses comportent chacune une mâchoire pourvue d'orifices, et en ce que lesdits moyens de fixation desdites lisses sur ledit tube fileté intérieurement comportent une rosace munie de perforations, et une clavette destinée à traverser les orifices des mâchoires et une perforation de la rosace ; - les extrémités desdites lisses comportent chacune une mâchoire pourvue d'orifices, et lesdits moyens de fixation desdites lisses sur ledit tube fileté intérieurement comportent des pontets définissant des orifices et une clavette destinée à traverser lesdits orifices des mâchoires et un orifice d'un desdits pontets ; - les extrémités desdites lisses comportent chacune un appendice orienté sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal de ladite lisse, et lesdits moyens de fixation desdites lisses sur ledit tube fileté intérieurement comportent deux réceptacles, destinés à recevoir chacun l'une des extrémités dudit appendice. - ledit dispositif comporte au moins une diagonale articulée autour d'un axe, de façon à rendre possible son orientation oblique pour la réalisation d'un contreventement de la structure porteuse ; - chacun des vérins comporte un écrou vissé sur la tige filetée extérieurement, et destiné à venir au contact du montant vertical de la structure porteuse dans lequel la tige filetée extérieurement dudit vérin est insérée ; - au moins une lisse ou une diagonale est télescopique ; - la structure métallique porteuse est une tour d'étaiement et chacun des vérins verticaux est un vérin de tête ou un vérin de base. L'invention a également pour objet une structure métallique porteuse, caractérisée en ce qu'elle comprend des dispositifs de liaison du type précédent. Il peut s'agir d'une tour d'étaiement comprenant des vérins de tête et des vérins de base, et elle comprend des dispositifs de liaison du type précédent reliant deux à deux les vérins de tête voisins et des dispositifs de liaison du type précédent reliant deux à deux les vérins de base voisins. Comme on l'aura compris, l'invention consiste à placer sur la tige filetée extérieurement des vérins d'une structure métallique, telle qu'une tour d'étaiement, un moyen d'accrochage d'une lisse horizontale ou oblique dont la position sur la tige peut être réglée en hauteur par un simple vissage, de façon à pouvoir relier deux vérins voisins de la structure, ou un vérin et un autre point de la structure situé à un niveau supérieur, au moyen d'une lisse. Par le réglage de la position des moyens d'accrochage (qui sont, par exemple, un tube fileté intérieurement portant une rosace), on peut garantir la parfaite horizontalité des lisses reliant deux vérins voisins d'un même niveau, typiquement les vérins de tête et les vérins de base, ou maîtriser son inclinaison dans les cas où il pourrait être utile de ménager une telle inclinaison (par exemple au niveau des vérins de tête, si la charge ne doit pas être horizontale). La structure est donc parfaitement stabilisée, même si elle est posée sur un sol non plan, et est rigidifiée de sorte que le risque d'un flambage des vérins sous l'effet de la charge portée par la structure soit éliminé. On augmente le nombre de noeuds de connexion de la tour par rapport aux configurations connues, et ces nouveaux noeuds de connexion sont placés à des endroits particulièrement avantageux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'un exemple d'une tour d'étaiement selon l'invention ; - la figure 2 est une vue d'une lisse d'échafaudage standard, utilisable dans un dispositif de liaison selon l'invention ; et - la figure 3 est une vue en perspective d'un vérin, sur lequel est monté le dispositif de liaison selon l'invention selon l'exemple des figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue en perspective d'un vérin, sur lequel est monté un autre exemple de dispositif de liaison selon l'invention ; - la figure 5 est une vue en perspective d'un vérin, sur lequel est monté un autre exemple de dispositif de liaison selon l'invention ; - la figure 6 est une vue en perspective d'un vérin, sur lequel est monté un autre exemple de dispositif de liaison selon l'invention, dérivé de celui de la figure 5. Sur la figure 1 est illustrée la face avant d'une tour d'étaiement 2 selon l'invention, posée de manière stable sur le sol 3 par l'intermédiaire de plaques support 4 solidaires de la tour 2. La tour d'étaiement 2 supporte à son extrémité supérieure une poutrelle 5, qui supporte elle-même la charge 6 à reprendre. Dans la suite de la description, le terme « vertical » est défini comme étant la direction verticale par rapport au sol 3, et le terme « horizontal » est défini comme étant la direction parallèle au sol 3. La tour d'étaiement 2 comprend plusieurs cadres échelles superposés et représentés sur la figure 1 de façon simplifiée, leur configuration précise n'ayant pas d'importance dans l'esprit de l'invention. Ainsi, seules des parties des cadres inférieur et supérieur sont représentées : un cadre échelle supérieur 8 de la tour 2 et un cadre échelle inférieur 9 de la tour 2. La tour d'étaiement 2 comprend également des vérins à rosace de tête 10, 10', des vérins à rosace de pied 12, 12', un premier dispositif de liaison 14 qui relie deux vérins de tête 10, 10' entre eux, et un second dispositif de liaison 15 qui relie deux vérins de pied 12, 12' entre eux. Les rosaces 38 sont comme représenté sur la figure 3, donc d'un type tout à fait classique connu pour assurer le liaisonnement de deux éléments verticaux d'une tour d'étaiement ou d'un échafaudage. Des dispositifs de liaison similaires sont prévus sur les faces latérales et arrière, de la tour 2, de sorte que tous les vérins de tête 10, 10' sont chacun reliés à deux vérins de tête voisins, et que tous les vérins de pied 12, 12' sont chacun reliés à deux vérins de pied voisins. La tour d'étaiement 2 présente en outre une symétrie par rapport au plan vertical A. Dans la suite sera explicitée uniquement une partie de la tour 2, son symétrique ayant une structure identique, repérable sur les dessins avec la présence d'une apostrophe après le numéro. Les cadres échelles 8 et 9 sont des cadres usuels dans le montage de tours d'étaiement. Ils comprennent classiquement, deux tubes verticaux connectés l'un à l'autre par des barres, horizontales, verticales ou obliques, jouant le rôle de garde-corps en plus de participer à la rigidité d'ensemble du cadre-échelle. Sur la figure 1, seules la partie inférieure du cadre échelle supérieur 8 (le plus éloigné du sol 3) et la partie supérieure du cadre échelle inférieur 9 (le plus proche du sol 3) sont représentées. Entre ces deux cadres échelles 8, 9 d'autres cadres échelles sont ou peuvent être disposés, pour conférer à la tour 2 sa hauteur désirée. La longueur du vérin à rosace de tête 10 se règle verticalement au-dessus du cadre échelle supérieur 8 de la tour 2. Le vérin de tête 10 comprend une plaque support 46 soudée à l'extrémité d'une tige 16 filetée extérieurement, une rosace 38 fixée sur un tube 36 fileté intérieurement et vissé sur la tige filetée 16 (voir figure 3), et un écrou à ailette 26 vissé lui aussi sur la tige filetée 16. La tige filetée 16 est insérée dans la partie d'extrémité du montant vertical 18 du cadre-échelle supérieur 8, et elle est donc apte à translater verticalement dans ce montant vertical 18. L'écrou à ailettes 26 est vissé sur la tige filetée 16 et présente un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur de l'extrémité du montant vertical 18, de manière à résister à la descente de la charge 6 vers le bas de la tige 16 dans la partie d'extrémité du montant vertical 18, cette descente vers le bas, qu'il faut éviter, étant une conséquence de la gravité. Le réglage de la hauteur d'utilisation du vérin de tête 10 est garanti à l'aide de l'écrou 26, par sa rotation autour de la tige filetée 16. La même description s'applique à l'autre vérin à rosace de tête 10', bien entendu, avec sa tige filetée 16' insérée dans la partie d'extrémité de l'autre montant vertical 18' du cadre-échelle supérieur 8, et son écrou à ailettes 26'. De même, le vérin à rosace de pied 12 se règle verticalement en-dessous du cadre échelle inférieur 9 de la tour 2. Le vérin de pied 12 comprend une tige filetée extérieurement 22, une rosace 38 fixée sur un tube fileté intérieurement 36 et vissé sur la tige filetée 22, elle-même insérée dans la partie d'extrémité du montant vertical 24 du cadre-échelle supérieur 8, et un écrou à ailettes 26 vissé lui aussi sur la tige filetée 22. La tige filetée 22 est apte à reprendre la charge 6 verticalement dans la partie inférieure du montant vertical 24 du cadre échelle 8. L'écrou 26 est vissé sur la tige 22 et présente un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur du montant vertical 24, de manière à supporter la charge du montant vertical 24 du cadre-échelle inférieur 9. A leurs extrémités inférieures, les tiges filetées 22, 22' des vérins de pied 12, 12' comportent chacune une plaque support 4 qui, comme on l'a dit, assure la stabilisation de la tour 2 sur le sol 3. Le premier dispositif 14 et le second dispositif de liaison 15 possèdent la même structure et ont le même effet technique, à savoir la connexion deux à deux de deux vérins verticaux (10, 10') (12, 12') se faisant face au moyens de lisses 28, 29, généralement horizontales, de sorte que la base et le sommet de la tour 2 soient parfaitement rigidifiés aux niveaux desdits vérins (10, 10') (12, 12'). Dans la suite, sera uniquement décrite la structure du second dispositif 15 reliant les vérins de pied 12. Le dispositif de liaison 15 comprend une lisse 28, ayant à chacune de ses extrémités un moyen d'accrochage. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, ces moyens d'accrochage comportent chacun une mâchoire 32, 32' et un moyen de verrouillage 34, 34'. Le moyen de verrouillage 34 est par exemple une clavette. De tels moyens d'accrochage à mâchoire et clavette sont aptes à coopérer avec les rosaces 38, 38' des vérins à rosace 12, 12'. La lisse 28 est, dans l'exemple représenté un tube réalisé par exemple en acier ou tout autre matériau présentant des propriétés mécaniques adaptées. Selon un mode de réalisation particulier, la lisse 28 est télescopique pour que sa longueur puisse être finement adaptée à la distance réelle qui sépare les rosaces 38, 38' lorsque la tour 2 est montée. Le moyen d'accrochage 30 du dispositif de liaison 15 sur le vérin à rosace de pied 12, illustré en détail sur la figure 3, comprend un tube 36 de diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre de la tige filetée extérieurement 22 du vérin 12. Sur la paroi latérale extérieure du tube 36, est fixée, par exemple soudée, de préférence sensiblement à mi-hauteur, la rosace 38, dans laquelle est ménagée une pluralité d'orifices 40. La rosace 38 a la forme d'une couronne présentant un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur du tube 36. Le tube 36 comporte en outre un filetage intérieur de manière à ce que le tube 36 puisse se fixer de façon amovible sur la tige 22 par vissage. Le tube 36 possède une hauteur déterminée de sorte que le nombre de pas de filetage soit suffisant pour reprendre la composante verticale des efforts induits par la charge 6. La mâchoire 32, 32' est en forme de U, elle comporte un bras supérieur 42, 42' et un bras inférieur 44, 44'. Dans chacun des deux bras est ménagée une ouverture pour la réception de la clavette 34, 34'. Le bras supérieur 42, 42' est séparé du bras inférieur 44, 44' d'une distance sensiblement égale à l'épaisseur de la rosace 38 pour que celle-ci puisse y être insérée et fixée par la clavette 34, 34' avec une faible possibilité de jeu pour assurer une bonne rigidité à la fixation de la lisse 28. Dans la suite sera décrit le montage du dispositif de liaison 15 fixé entre les vérins de pied 12. Avant montage de la tour d'étaiement 2, les moyens d'accrochage 30, 30' sont vissés sur respectivement les tiges filetées 22 et 22' des vérins de pied 12, 12'. Après montage de la tour d'étaiement, selon le relief du sol 4, les moyens d'accrochage sont placés par vissage ou dévissage des vérins 12, 12', sensiblement l'un en face de l'autre pour que la lisse 28 qui les reliera se retrouve sensiblement horizontale. Sur la figure 1, le sol 3 étant parfaitement plan, les moyens d'accrochage 30, 30' sont placés à une même hauteur relative sur chacun des vérins de pied 12, 12'. La lisse 28 est ensuite placée horizontalement entre les deux moyens d'accrochage 30 et 30', de sorte que chacune des rosaces 38, 38' est partiellement insérée entre les bras supérieur 42, 42' et inférieur 44, 44' des mâchoires 32, 32', l'ouverture de chaque bras 42, 42', 44, 44' étant en regard d'un des orifices 40 définis par la rosace 38. La lisse 28 est ensuite verrouillée sur les vérins de pied 12, 12' par l'insertion de la clavette 34, 34' dans l'orifice 40 et les ouvertures des bras 42, 42', 44, 44' qui lui font face. Puis on fait tourner les écrous à ailettes 26, 26' de façon à les faire remonter jusqu'aux extrémités inférieures des montants verticaux 24, 24', de façon à leur faire reprendre les composantes verticales des efforts imposés par la charge 6. On soulage ainsi les filetages des montants 34, 24' et des vérins 12, 12'. Les composantes horizontales des efforts imposés par la charge 6 sont reprises par la lisse 28. L'opération est répétée sur tout le pourtour inférieur de la tour 2, de façon à relier chaque cadre-échelle inférieur 9 à ses deux voisins, afin de rigidifier optimalement l'ensemble de la partie inférieure de la tour 2. Les mêmes opérations sont réalisées à l'extrémité supérieure de la tour 2, au moyen des divers organes similaires à ceux présents à l'extrémité inférieure de la tour 2, avec les mêmes objectifs en vue. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, une diagonale peut, en plus d'une lisse 28, 29, être montée à partir d'une des rosaces, par exemple, pour relier un vérin de pied 12, 12' avec un moyen d'accrochage situé sur un noeud de connexion de la tour 2, ledit noeud de connexion étant situé sur un cadre échelle placé au-dessus du noeud de connexion auquel est connectée la lisse horizontale 28. On peut ainsi relier deux axes verticaux de descente de charge. Dans ce mode de réalisation, chacune des deux mâchoires 32, 32' est montée pivotante sur la lisse 28 pour que chaque mâchoire 32, 32' soit apte à pivoter autour d'un axe perpendiculaire au plan vertical comprenant l'axe de la lisse 28. Il est avantageux que cette diagonale soit télescopique pour s'adapter au mieux à la configuration de la tour 2. On peut, de même, relier un vérin de tête 10, 10' à un moyen d'accrochage situé sur un noeud de connexion situé sur le cadre-échelle placé en-dessous du cadre-échelle supérieur 8. Cette diagonale constitue un contreventement permettant de reprendre les efforts latéraux qui pourraient entraîner une torsion de la structure. Un exemple d'un mode de réalisation d'une telle diagonale est partiellement représenté sur la figure 6. Ainsi, le dispositif selon l'invention permet de relier deux à deux les vérins verticaux voisins d'une tour d'étaiement, de façon à les maintenir en position verticale même lorsque la tour supporte de fortes charges. En particulier, il réduit considérablement les risques de flambage de la structure au niveau des extrémités des montants verticaux. De plus, le caractère amovible des moyens d'accrochage 30, qui par ailleurs peuvent être constitués par tout système de connexion connu pour un système tubulaire, ainsi que le possible caractère pivotant par rapport à la lisse 28 des mâchoires 32, 32', permettent d'assurer la liaison rigide de vérins voisins quel que soit le relief du sol 3 sur lequel est fixé la tour d'étaiement 2, et quelle que soit le type de charge 6 à supporter. Si la charge doit être inclinée par rapport au sol 3, cela demeure possible en jouant notamment sur les positions relatives des tiges filetées 16, 16', des montants verticaux 18, 18' du cadre-échelle supérieur 8 et des rosaces 38, 38', tout en gardant la lisse 29 très sensiblement horizontale pour conserver sa stabilité à la tour 2. La figure 4 représente un vérin 30 d'une variante de l'invention, dans laquelle la rosace 38 de la variante des figures 1 à 3 est remplacée par un ensemble de quatre (dans l'exemple représenté) appendices 45 appelés « pontets », définissant chacun un orifice 46 dans lequel la clavette 34 permettant de solidariser la lisse 28, par l'intermédiaire de sa mâchoire 32, au tube fileté intérieurement 36 peut être insérée. Ce type de dispositif de fixation d'une lisse à un montant vertical d'une tour d'étaiement classique est connu en lui-même. La figure 5 représente un vérin 30 d'une autre variante de l'invention, dans laquelle la rosace 38 de la variante des figures 1 à 3 est remplacée par deux réceptacles 47, 47' recevant chacun l'une des extrémités d'un appendice 48 constituant l'extrémité de la lisse 28 et orienté sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal de ladite lisse 28. Ce système de fixation d'une lisse à un montant vertical d'une tour d'étaiement classique est, lui aussi, connu en lui-même sous la dénomination de système « CUPLOCK e». Dans cette variante, le réceptacle inférieur 47 est solidaire du tube fileté intérieurement 36 et le réceptacle supérieur 47' est mis en place par vissage après l'insertion de l'appendice 48 dans le réceptacle inférieur 47 pour assurer le blocage de l'ensemble. La figure 6 représente une variante du dispositif de la figure 5, dans laquelle la lisse 28 rigide est remplacée par une diagonale 28' articulée autour d'un axe 49 horizontal qui traverse un élément 50 prolongeant l'appendice 49. De cette façon, la diagonale 28' peut être orientée obliquement pour réaliser un contreventement entre deux axes verticaux de descente de charge, comme envisagé précédemment. Bien entendu, une telle articulation est aisément transposable aux variantes de l'invention précédemment décrites comportant des rosaces ou des pontets comme moyens de connexion, ces variantes n'étant pas limitatives. L'invention est utilisable en premier lieu sur des tours d'étaiement, mais peut être transposée à d'autres types de structures porteuses auxquelles elle serait adaptable.20 REVENDICATIONS1.- Dispositif de liaison de vérins verticaux (10, 10', 12, 12') d'une structure métallique porteuse (2), chacun des vérins (10, 10', 12, 12') comprenant une tige filetée extérieurement (22), et destinée à être insérée dans une extrémité d'un montant vertical (18, 18', 24, 24') de ladite structure porteuse (2), caractérisé en ce que le dispositif comporte des lisses (28, 29) reliant chacune deux vérins voisins, des tubes (36, 36') filetés intérieurement insérés chacun sur une desdites tiges filetées extérieurement (22), lesdits tubes (36, 36') filetés intérieurement comportant chacun des moyens de fixation d'une extrémité d'une desdites lisses (28, 29) et étant mobiles par vissage le long de ladite tige filetée extérieurement (22). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités desdites lisses (28, 29) comportent chacune une mâchoire (32, 32') pourvue d'orifices, et en ce que lesdits moyens de fixation desdites lisses (28, 29) sur ledit tube (36, 36') fileté intérieurement comportent une rosace (38, 38') munie de perforations (40), et une clavette (34, 34') destinée à traverser les orifices des mâchoires (32, 32') et une perforation de la rosace (38, 38'). 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités desdites lisses (28, 29) comportent chacune une mâchoire pourvue d'orifices, et en ce que lesdits moyens de fixation desdites lisses (28, 29) sur ledit tube (36, 36') fileté intérieurement comportent des pontets (45) définissant des orifices (46) et une clavette (34) destinée à traverser lesdits orifices des mâchoires et un orifice (46) d'un desdits pontets (45). 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités desdites lisses (28, 29) comportent chacune un appendice (48) orienté sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal de ladite lisse (28, 29), et en ce que lesdits moyens de fixation desdites lisses (28, 29) sur ledit tube fileté intérieurement (36, 36') comportent deux réceptacles (47, 47'), destinés à recevoir chacun l'une des extrémités dudit appendice (48). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une diagonale (28') articulée autour d'un axe (30), de façon à rendre possibleson orientation oblique pour la réalisation d'un contreventement de la structure porteuse (2). 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chacun des vérins (10, 10', 12, 12') comporte un écrou (26) vissé sur la tige (22) filetée extérieurement, et destiné à venir au contact du montant vertical (18, 18', 24, 24') de la structure porteuse (2) dans lequel la tige (22) filetée extérieurement dudit vérin (10, 10', 12, 12') est insérée. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une lisse (28, 29) ou une diagonale (28') est télescopique. 8.- Dispositif (14 ; 15) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la structure métallique porteuse (2) est une tour d'étaiement et chacun des vérins verticaux (10, 10', 12, 12') est un vérin de tête (10, 10') ou un vérin de base (12, 12'). 9.- Structure métallique porteuse (2), caractérisée en ce qu'elle comprend des dispositifs de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 20 10.- Structure métallique porteuse (2) selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une tour d'étaiement comprenant des vérins de tête (10, 10') et des vérins de base (12, 12'), et en ce qu'elle comprend des dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 reliant deux à deux les vérins de tête (10, 10') voisins et des 25 dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 reliant deux à deux les vérins de base (12, 12') voisins. 30