Brevet FR3042519A1 — publié le 20170421

POUTRE DE CONSTRUCTION L'invention concerne une poutre, en particulier métallique, destinée à être utilisée dans la construction d'ossature dans le bâtiment ou pour des ossatures diverses de support. L'invention sera plus particulièrement décrite en regard d'une poutre utilisée pour la construction d'une ossature de support et de fixation de panneaux photovoltaïques, sans toutefois y être limitée. Un exemple bien connu de poutre d'ossature de construction est la poutre standardisée du type IPN ou IPE, se présentant sous la forme d'un I. Cependant une telle poutre est lourde et selon sa portée peut être relativement flexible, pouvant conduire au phénomène de flambement. Il convient donc dans certaines applications d'utiliser des poutres plus résistantes et plus légères, telles que des poutres dites tridimensionnelles. Une poutre tridimensionnelle est une structure dont la section est de forme générale en triangle, et comprenant trois éléments longilignes parallèles, disposés respectivement aux trois sommets du triangle et reliés entre eux par un treillis métallique et/ou des traverses. Cette forme en triangle d'une poutre tridimensionnelle augmente considérablement l'inertie d'ensemble de la structure et remplace les efforts de flexion par des efforts de traction/compression dans les membrures de la poutre, la rendant bien plus résistance aux charges. Cependant une poutre tridimensionnelle est complexe à monter sur chantier, et nécessite du temps de main d'oeuvre. 3042519 2 L'invention a pour but de proposer une poutre tridimensionnelle qui permette de réduire le temps d'assemblage sur le site de montage, puisse être simple à monter, et engendrant accessoirement une réduction des 5 coûts de transport du fait de sa configuration. Selon l'invention, la poutre tridimensionnelle comporte deux éléments longilignes espacés et parallèles, et formant respectivement deux membrures de la poutre, un treillis reliant les deux membrures, et une 10 troisième membrure reliée aux deux autres par des moyens d'entretoise, la poutre présentant une section de forme générale triangulaire en position d'utilisation, et étant caractérisée en ce que les moyens d'entretoise sont fixés aux deux premières membrures par liaisons amovibles et/ou en étant mobiles par pivotement et en ce que par amovibilité ou par pivotement des 15 moyens d'entretoise, la poutre est apte à adopter deux configurations au choix, à savoir une position d'utilisation en forme de tétraèdre, dite encore position déployée, ou une position de rangement/transport pour laquelle les contours de la poutre délimitent un volume parallélépipédique. 20 Les moyens d'entretoise sont nullement solidaires en étant fixés dans une position figée, tel que par soudage par exemple. Au contraire, ils sont associés de manière amovible pour être démontables, ou sont associés par pivotement. Par pivotement, les moyens d'assemblage peuvent être amovibles ou non. Les moyens d'assemblage sont par exemple des axes 25 lisses tels que fixés par boulonnage ou clipsés. Ainsi, le volume occupé par la poutre et délimité par ses contours externes, peut passer d'un tétraèdre, à un parallélépipède relativement plat et de volume inférieur, et dont la hauteur correspond et ne dépasse 3042519 3 pas celle des deux éléments longilignes formant les deux premières membrures. En raison de son encombrement réduit avant montage, la poutre de 5 l'invention procure une réduction non négligeable des coûts de transport. L'ensemble des éléments constitutifs de la poutre peut être monté et préparé en atelier lors de la fabrication de la poutre, en particulier lorsque les moyens d'entretoises sont associés par pivotement, la poutre se 10 présentant dans sa configuration de rangement. La poutre est ensuite directement prête à l'emploi, en faisant sur place pivoter les moyens d'entretoise et en les assemblant en leur extrémité libre pour former la troisième membrure de la poutre. 15 Lorsque les moyens d'entretoise sont associés en étant mobiles par pivotement, l'axe de pivotement des moyens d'entretoises est contenu dans un plan parallèle au plan contenant les première et deuxième membrures. 20 La poutre comporte au moins des premier et second moyens d'entretoise qui sont respectivement solidaires des deux premières membrures, les extrémités respectives des premier et second moyens d'entretoise opposées aux première membrures étant aptes à coopérer mutuellement pour former la troisième membrure. 25 3042519 4 Les moyens d'entretoise sont assemblés entre eux par des moyens de fixation amovibles, de préférence par boulonnage, et forment la troisième membrure. 5 Pour passer d'une position de transport de la poutre à celle déployée, l'installateur fait pivoter les moyens d'entretoise solidaires respectivement de chacune des deux premières membrures jusqu'à amener en butée les extrémités des moyens d'entretoise opposées aux deux premières membrures, puis fixe ensemble lesdites extrémités des moyens 10 d'entretoise pour former la troisième membrure. S'il est besoin de passer de la position déployée à la position de rangement/transport, les moyens d'entretoise mutuellement assemblés sont désolidarisés puis sont ramenés par pivotement dans le plan contenant les deux premières membrures. 15 La poutre est ainsi simple et rapide de montage ou même de démontage. Selon un exemple de réalisation, la troisième membrure comporte deux parties longilignes amovibles l'une par rapport à l'autre qui correspondent 20 aux extrémités distales des moyens d'entretoise à l'opposé des deux premières membrures. Selon un autre exemple de réalisation, la troisième membrure comporte plusieurs moyens d'entretoise dont les extrémités distales opposées aux 25 deux premières membrures sont fixées ensemble en un ou plusieurs points, des cornières pouvant être ajoutées depuis ce point jusqu'au treillis reliant les deux premières membrures. 3042519 5 Selon une autre caractéristique, les moyens d'entretoise se présentent sous la forme de poutres et/ou treillis. De préférence, il s'agit de treillis qui sont aptes à pivoter par rapport à des axes fixés aux extrémités des première et seconde membrures. Avantageusement, les première et deuxième membrures forment des éléments longilignes parallèles et sont espacées l'une de l'autre en étant reliées par un treillis, de préférence le treillis comprenant des traverses et des éléments formant des diagonales au regard des traverses. Selon une autre caractéristique, la fixation par pivotement des moyens d'entretoise est réalisée au moins aux deux extrémités opposées de chaque première et deuxième membrure, la poutre pouvant comprendre une pluralité de moyens d'entretoise selon sa longueur. 15 Avantageusement, la poutre de l'invention est utilisée dans la construction d'ossatures de support, notamment d'ossatures de support pour panneaux photovoltaïques, en particulier d'ossatures mobiles pour supporter des panneaux photovoltaïques orientables selon la marche du soleil (nommés 20 encore par le terme anglais « trackers »). Une telle poutre est particulièrement adaptée car sa rigidité lui permet d'être mobile et agencée en tous sens. Dans la suite de la description le terme de « hauteur », les qualificatifs 25 « supérieur », « inférieur », « haut » et « bas » d'un élément de la poutre sont utilisés dans le cadre d'un agencement de la poutre par rapport à une notion verticale définie par rapport au sol et telle que les deux premières membrures soient dans un plan horizontal et dans un plan situé au-dessus de la troisième membrure en position déployée de la poutre . 5 10 30 3042519 6 La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles : - La figure 1 représente une vue en perspective et partielle selon la 5 longueur, de la poutre tridimensionnelle de l'invention en position déployée; - La figure 2 est une vue de côté transversalement à la longueur de la poutre montrant la forme en triangle de la section de la poutre ; - La figure 3 correspond à la vue de côté de la figure 2 en position de 10 rangement/transport de la poutre, la poutre étant transformée en poutre bidimensionnelle ; - La figure 4 illustre une vue de détail de la figure 2 au niveau de l'assemblage des moyens d'entretoise entre eux ; - La figure 5 est une vue de dessus de la figure 2, montrant le treillis 15 reliant les deux premières membrures de la poutre ; - La figure 6 est une vue de côté selon la longueur de la poutre montrant les moyens d'entretoise ; - La figure 7 illustre un autre exemple d'agencement des moyens d'entretoise en position déployée de la poutre ; 20 - La figure 8 illustre encore un autre exemple d'utilisation de la poutre selon une grande longueur, et en tant qu'ossature de support de panneaux photovoltaïques, la poutre étant visible par transparence pour faciliter la compréhension du dessin, les panneaux étant disposés sur la poutre. 25 La poutre 1 de l'invention illustrée sur les figures 1 à 3 est destinée à constituer une poutre tridimensionnelle en position d'utilisation telle que visible sur les figures 1 et 2, ou une poutre bidimensionnelle en position de rangement telle que visible sur la figure 3. 30 3042519 7 En position d'utilisation, la poutre 1 est déployée et présente une section transversale à sa longueur qui est de forme triangulaire. La poutre forme un polyèdre triangulaire. 5 La poutre est par exemple dédiée à supporter et fixer des éléments plans, par exemple des panneaux photovoltaïques 10, tels que de manière illustrée sur la figure 8. En position de rangement (figure 3), la poutre 1 est ramassée sur elle- 10 même, sa section transversale à sa longueur étant rectangulaire. La poutre 1 est alors contenue dans un volume parallélépipédique dont la hauteur correspond à la hauteur des éléments formant les deux membrures 2 et 3 opposées et parallèles de la poutre. 15 La poutre 1 comporte des éléments longilignes que sont une première membrure 2, une deuxième membrure 3 et une troisième membrure 4. Les deux premières membrures 2 et 3 sont agencées à distance et en regard l'une de l'autre. 20 En position déployée (figures 1 et 2), la troisième membrure 4 est agencée dans un plan distinct et à équidistance des deux premières membrures 2 et 3 de sorte à former la section triangulaire de la poutre, le plan contenant les première et deuxième membrures 2 et 3 formant la 25 base d'un tétraèdre, tandis que la troisième membrure 4 en regard et à distance du plan contenant les première et deuxième membrures forme le sommet longiligne du tétraèdre. La troisième membrure 4 est contenu dans un plan médian et transversal au plan contenant les première et deuxième membrures 2 et 3. 30 3042519 8 Selon l'invention, la troisième membrure 4 est composée dans l'exemple représenté (figures 2 à 4) de deux parties 4A et 4B mobiles et amovibles l'une par rapport à l'autre, telle qu'elle sera détaillée plus loin. La troisième membrure 4 est en outre reliée à chacune des première et deuxième 5 membrures 2 et 3 par des moyens d'entretoise respectifs 6 et 7. Chacune des première et deuxième membrure 2 et 3 est constituée d'un élément longiligne comportant chacun au moins une âme, respectivement 20 et 30. 10 Par exemple, chaque élément 2 et 3 présente une section en C dont la concavité est tournée dans des directions opposées. Ainsi, chaque élément comporte une âme 20, respectivement 30, et deux ailes en regard 21 et 22, respectivement 31 et 32, les deux ailes délimitant une cavité 15 tournée vers l'extérieur de la poutre. Chaque âme 20 et 30 est plane et constitue une surface d'appui et de fixation pour d'autres éléments de la poutre. Les deux éléments 2 et 3 formant les deux premières membrures de la 20 poutre sont reliés l'un à l'autre par un treillis 5, tel que visible sur les figures 1 et 5. Le treillis 5 est formé de traverses 50 et d'éléments de liaison en diagonale 51. Les traverses 51 sont espacées les unes des autres, parallèles et relient transversalement les deux membrures longilignes 2 et 3. Les éléments de liaison 51 relient par deux, selon deux 25 diagonales, deux traverses 50 contiguës et les deux membrures longilignes 2 et 3. De préférence, les membrures 2 et 3 et le treillis 5 sont métalliques. 3042519 9 Le treillis 5 est rendu solidaire des deux membrures 2 et 3, de préférence par soudage, et/ou par boulonnage. Le treillis 5 est avantageusement fixé dans la partie d'extrémité située vers 5 le côté extérieur de la poutre, ici la partie supérieure 23, respectivement la partie d'extrémité 33, des membrures 2 et 3, plus particulièrement au niveau de l'extrémité des âmes 20 et 30 située vers le côté extérieur de la poutre, à l'opposé de la troisième membrure 4. Le terme « supérieure » est utilisé ici en référence à la représentation de la poutre sur la figure 2. 10 Selon l'invention et dans l'exemple représenté, la troisième membrure 4 est constituée par la combinaison de chaque extrémité distale des moyens d'entretoise 6 et 7 qui sont, amovibles ou aptes à être mobiles par pivotement, par rapport aux première et deuxième membrures 2 et 3. 15 Dans le mode de réalisation illustré, les moyens d'entretoise 6 et 7 sont associés aux première et deuxième membrures 2 et 3 en étant mobiles par pivotement. 20 La troisième membrure 4 comporte deux parties 4A et 4B qui sont mobiles l'une par rapport à l'autre et amovibles l'une par rapport à l'autre. Les parties 4A et 4B sont fixées entre elles par des moyens de fixation amovibles 4C tels que par boulonnage. 25 Chaque partie 4A et 4B appartient aux moyens d'entretoise, respectivement 6 et 7. Chaque moyen d'entretoise 6, 7 comporte une première extrémité longitudinale qui est fixée par pivotement à chaque première, 30 respectivement deuxième, membrure 2, 3, et une seconde extrémité 3042519 10 opposée longitudinale qui constitue une partie d'assemblage 4A, 4B formant la troisième membrure 4,. Les moyens d'entretoise 6 et 7 sont faits de treillis similaires au treillis 5 5 reliant les première et deuxième membrures 2 et 3. Ainsi, en regard des figures 2 et 6, chaque moyen d'entretoise 6, respectivement 7, formant treillis, comporte un premier élément allongé 60, 70, un second élément allongé parallèle, à distance du premier 10 élément allongé et correspondant à chaque partie respectivement 4A, 4B de la troisième membrure 4, des traverses 8 espacées et parallèles et solidaires transversalement des premiers et seconds éléments allongés 60, 70, 4A et 4B, et des renforts en diagonales 80 entre les traverses. 15 Les moyens d'entretoise 6 et 7 sont fixés respectivement aux membrures 2 et 3 en étant mobiles par rapport à celles-ci par pivotement. Les moyens d'entretoise 6 et 7 sont fixés aux âmes 20 et respectivement 30 des première et respectivement deuxième membrures 2 et 3, via le premier élément allongé 60, 70. 20 La fixation est réalisée à plusieurs endroits le long de chaque élément allongé 60, 70, ou au moins aux deux extrémités latérales opposées de la poutre (extrémités à chaque bout de la poutre longitudinale). 25 La fixation est par exemple obtenue à chaque extrémité latérale de la poutre via des flasques 61, 71 qui sont solidaires des âmes 20, 30 en s'étendant perpendiculairement auxdites âmes et vers l'intérieur de la poutre, et sur chacun desquels est transversalement monté un arbre 61, 71 solidaire par pivotement des éléments longilignes 6, 7. 30 304 2 5 1 9 11 L'axe de pivotement des moyens d'entretoises est parallèle à l'axe longitudinal des membrures. Pour assurer le rangement en parallèle des deux éléments longilignes 6 et 5 7 entre eux, et ces derniers en parallèle du treillis 5 entre les deux première et deuxième membrures 2 et 3, ainsi que dans le volume délimité par la hauteur (ou largeur, à savoir la distance séparant les deux ailes de chaque élément en C des première et deuxième membrures) : - d'une part, la distance séparant le premier élément allongé 60, 70 10 de son extrémité opposée formant partie 4A, 4B de la troisième membrure est légèrement inférieure à la largeur du treillis 5 ou la distance séparant les deux âmes 20 et 30 des première et deuxième membrures ; - d'autre part, la fixation du premier élément allongé 60 du premier 15 moyen d'entretoise 6 est décalée par rapport à la fixation du premier élément allongé 70 de l'autre moyen d'entretoise 7, au regard de la hauteur de chaque âme 20, 30 des première et deuxième membrures. Ainsi, comme visible sur les figures 2 et 3, la fixation du premier élément allongé 60 du premier moyen 20 d'entretoise 6 est par exemple à proximité de la fixation du treillis 5, juste en-dessous, alors que la fixation du premier élément allongé 70 de l'autre moyen d'entretoise 7 est situé à plus grande distance du treillis 5 et à son opposé, proche de la seconde aile de la deuxième membrure. Les fixations sont donc situées dans deux 25 plans espacés et parallèles. A titre d'exemple nullement limitatif, les dimensions de la poutre et des ses éléments sont les suivants : - largeur du treillis 5 reliant les première et deuxième membrures 2 et 30 3 : 1 m; 3042519 12 - longueur d'une section pour laquelle deux moyens d'entretoise 6 et 7 sont prévus : par exemple 6 m (la longueur dépendra de l'application) ; - distance séparant les deux ailes de chaque élément en C des première et deuxième membrures : 100 mm ; 5 - section des moyens d'entretoise 6 et 7, du type cornière : 40 mm, de manière qu'en position repliée des cornières, la somme des deux (80 mm) loge dans la hauteur de 100 mm des membrures. La mise en oeuvre de la poutre 1 pour passer de la position de rangement lo (figure 3) à la position d'utilisation (figure 2) est la suivante. La poutre 1 est dans la position de rangement tel qu'illustrée sur la figure 3. 15 Des moyens de blocage en pivotement des moyens d'entretoise 6 et 7, ici non illustrés, ont été prévus ; ces moyens de blocage sont déverrouillés ou retirés. L'installateur fait pivoter les seconds moyens d'entretoise 7 disposés au 20 plus près de lui à l'opposé du treillis 5 reliant les deux première et deuxième membrures 2 et 3. Il amène lesdits moyens d'entretoise 7 vers l'extérieur de la poutre, sensiblement à 60° par rapport à ola direction du treillis 5. Il a alors accès 25 aux autres moyens d'entretoise 6, proche du treillis 5, qu'il fait à leur tour pivoter vers l'extérieur, sensiblement à 60. Puis l'installateur agence les moyens d'entretoise 6 et 7 de façon à abouter leurs extrémités libres 4A et 4B qui sont alors assemblées l'une à 3042519 13 l'autre par les moyens de fixation 4C ; la poutre 1 présentant alors la forme d'un trièdre est terminée de monter. La poutre de l'invention est ainsi très rapide à monter. 5 Dans la variante de la figure 7, la troisième membrure 4 est formée par un déploiement selon un agencement particulier des moyens d'entretoise, en comprenant deux premières entretoises 6 opposées fixées en pivotement au niveau des deux extrémités distales opposées 2A et 2B de la première 10 membrure 2, et de deux secondes entretoises 7 opposées fixées en pivotement au niveau des deux extrémités distales opposées 3A et 3B de la deuxième membrure 3. Les quatre entretoises 6 et 7 sont assemblées en un point 4D formant le sommet d'un trièdre dont la base est constituée des deux membrures 2 et 3 et du treillis 5. Pour assurer une résistance 15 suffisante à la poutre, des cornières 9A et 9B sont ajoutées de manière centrale à la poutre en reliant le treillis 5 au point d'assemblage 4D. Les entretoises 6 et 7 et leur point de jonction 4D forment la troisième membrure 4. 20 Dans la variante de la figure 8, la poutre 1 est bien plus longue (par exemple 12 m), les entretoises 6 et 7 sont d'une part fixées (en pivotement) au niveau des deux premières membrures 2 et 3, et d'autre part fixées en plusieurs points 4D sur un élément longiligne 4 constituant la troisième membrure, cette troisième membrure 4 s'étendant 25 parallèlement aux première et deuxième membrure dans un plan décalé (ici dans un plan décalé en hauteur et inférieur), et contenu dans un plan médian et transversal au plan contenant les première et deuxième membrures 2 et 3. Pour assurer une résistance suffisante à la poutre, des cornières 9A et 9B sont ajoutées en reliant le treillis 5 aux points 30 d'assemblage 4D de la troisième membrure 4. Les panneaux REVENDICATIONS1. Poutre (1) tridimensionnelle comportant deux éléments longilignes (2, 3) espacés et parallèles, et formant respectivement deux membrures de la poutre, un treillis (5) reliant les deux membrures, et une troisième membrure (4) reliée aux deux autres par des moyens d'entretoise (6, 7), la poutre présentant une section de forme générale triangulaire en position d'utilisation, caractérisée en ce que les moyens d'entretoise (6, 7) sont fixés aux deux premières membrures (2, 3) par liaisons amovibles et/ou en étant mobiles par pivotement, et en ce que par amovibilité ou par pivotement des moyens d'entretoise (6, 7), la poutre est apte à adopter deux configurations au choix, à savoir une configuration d'utilisation en forme de tétraèdre, dite encore position déployée, ou une configuration de rangement/transport pour laquelle les contours de la poutre délimitent un volume parallélépipédique. 2. Poutre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volume occupé par la poutre et délimité par ses contours externes, est apte à passer d'un prisme triangulaire à un parallélépipède relativement plat de volume inférieur, et dont la hauteur correspond et ne dépasse pas celle des deux éléments longilignes formant les deux premières membrures (2, 3). 3. Poutre selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, lorsque les moyens d'entretoise (6, 7) sont associés en étant mobiles par pivotement, l'axe de pivotement des moyens d'entretoises est contenu dans un plan parallèle au plan contenant les première et deuxième membrures (2, 3). 4. Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la troisième membrure comporte deux parties longilignes (4A, 4B) amovibles l'une par rapport à l'autre qui 3042519 16 correspondent aux extrémités distales des moyens d'entretoise à l'opposé des deux premières membrures, ou comporte plusieurs moyens d'entretoise dont les extrémités distales opposées aux deux premières membrures sont fixées ensemble en un point (4C). 5 5. Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins des premier (6) et second (7) moyens d'entretoise qui sont respectivement solidaires des deux premières membrures (2, 3), les extrémités respectives (4A, 4B) des premier et second moyens d'entretoise opposées aux première 10 membrures (2, 3) formant des parties longilignes qui sont aptes à coopérer mutuellement pour former la troisième membrure (4). 6. Poutre selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisée en ce que les moyens d'entretoise (6, 7) sont assemblés entre eux par des moyens de fixation amovibles, de préférence par 15 boulonnage. 7. Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ensemble des éléments constitutifs de la poutre est monté et préparé lors de la fabrication de la poutre, la poutre se présentant dans sa configuration de rangement et étant 20 directement prête à l'emploi, en faisant pivoter les moyens d'entretoise (6, 7) et en les assemblant en leur extrémité libre (4A, 4B, 4C) pour former la troisième membrure (4) de la poutre. 8. Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'entretoise (6, 7) se présentent 25 sous la forme de poutres et/ou treillis. 9. Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la fixation par pivotement des moyens d'entretoise est réalisée au moins aux deux extrémités opposées de 3042519 17 chaque première et deuxième membrure, la poutre pouvant comprendre une pluralité de moyens d'entretoise selon sa longueur. 10. Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est utilisée dans la construction d'ossatures 5 de support, notamment d'ossatures de support pour panneaux photovoltaïques, en particulier d'ossatures mobiles pour supporter des panneaux photovoltaïques orientables selon la marche du soleil.