Brevet FR3135473A1 — publié le 20231117

Dispositif de liaison d’angle pour bâtiments industriels à vêture périmétrique mobile dotés de poutres dotées d’un chemin de roulement, caractérisé par : - des tubes horizontaux haut et bas (e) et un tube horizontal intermédiaire (e’) qui sont en jonction avec les tubes horizontaux (f) des poutres dotées d’un chemin de roulement, - Des renforts (a) placés sous un angle de 55 degrés formant une structure en treillis qui raccorde les éléments horizontaux constituant la liaison, selon le principe que le tube intermédiaire (e’) reçoit l’ensemble de ces renforts, - un doublement des renforts (a’) selon un angle à 65 degrés venant se placer entre le tube intermédiaire (e’) et les tubes horizontaux haut et bas (e) de la liaison, le tube intermédiaire (e’) formant le nœud de jonction avec tous les renforts (a, a’), - Des aplatissements de forme conique (b) à l’extrémité des tubes horizontaux haut et bas (e) sur un seul côté de la liaison et sur le chemin de roulement des galets(c), - une plaque de bridage (g) au poteau. Figure pour l’abrégé : [Fig.1]] Dispositif de liaison d’angle pour bâtiments industriels à vêture périmétrique mobile dotés de poutres dotées d’un chemin de roulement La présente invention concerne des bâtiments de grande dimension (hauteur et largeur) dotés de vêtures mobiles, pour permettre l’accès ou le retrait d’équipements de grandes tailles de l’enceinte de bâtiment. En effet, dans des domaines d’activités très particuliers, soit en raison de la taille des équipements industriels, soit encore en raison des fabrications (aéronautique, navale, ou astronautique par exemple), il convient que le périmètre du bâtiment soit totalement ouvert pour y faire entrer ou sortir le matériel. Dans ces conditions, soit il s’agit de démonter les vêtures, soit encore celles-ci sont mobiles. Pour répondre aux exigences de tels bâtiments, le présent demandeur a déjà déposé deux brevets d’invention sur des problèmes particuliers : - le premier FR1800670 relativement à un dispositif de poutre placé en périmètre de bâtiment, permettant une reprise d’effort et le roulement simultané d’une vêture mobile, Ce dispositif de structure de poutre présente l’intérêt d’être à la fois la structure haute de chaque face du bâtiment et à en même temps le dispositif d’escamotage des vêtures ; l’escamotage partiel ou complet de la vêture était rendu possible en déplaçant sur un même plan les différents panneaux de la vêture et en les stockant sur une zone extérieure au bâtiment, de telle sorte qu’il soit possible d’obtenir un dégagement complet de toutes les vêtures sur le pourtour du bâti. - un second FR1913150 spécifique à la vêture mobile de bâtiments de grande dimension et de grande hauteur, dont l’intérêt est de présenter des qualités mécaniques importantes pour être parfaitement stables et étanches une fois placées sur le bâtiment. Un problème restait posé, quant à la liaison des poutres, en ce que les poutres constituées servent à la fois de structure porteuse du toit et de dispositif de coulissement de la vêture. Elles doivent donc être reliées entre elles pour constituer un chainage et contribuer à la reprise des efforts sur la toiture. Or, selon les dimensions des bâtiments et selon les changements relatifs aux aléas climatiques, des contraintes mécaniques et des déformations aux liaisons des poutres entre elles sont constatées. C’est afin de solutionner ces inconvénients que la présente invention est développée. E t at des connaissances : il convient de distinguer l’état de la technique et la connaissance scientifique relativement au problème exposé. Etat de la technique : relativement aux dispositifs permettant de réaliser des liaisons entre les poutres périmétriques et les poteaux de bâtiments de grandes dimensions, avec une exigence d’accessibilité la plus grande possible sur les face du bâtiment, et présentant une résistance apte à supporter à la fois les contraintes de structure du bâtiment et les sollicitations dues aux efforts subits par le roulement des vêtures extérieures de grandes dimensions. D eux familles technologiques distinctes sont observables: - La première famille technologique est relative au dispositif de pont roulants - La deuxième famille des dispositifs de structures périmétriques de bâtiment industriels. Concernant la première famille citée des dispositifs de pont roulants, ceux-ci présentent la possibilité de permettre le déplacement de grosses charges avec des portiques de ponts de grande hauteur pouvant atteindre 30m. Cependant ces dispositifs ne conviennent pas à notre objet car ils sont contraints en ce que : -Les ponts roulants transportent des charges qui ne dépassent jamais les dimensions du portique, - Les ponts roulants ont une ou plusieurs poutres de roulement qui sont disposées sur une structure qui n’a pas pour fonction de constituer une enceinte à accès périmétrique dégagé et de ce fait les reprises de charges se font sur des poteaux dont les distances sont limitantes du point de vue des accès. Nous pouvons citer comme exemple le brevet EN 2874927 qui présente un dispositif de pont roulant avec un ou plusieurs portiques, cependant ce type de dispositif ne constitue pas une enceinte de bâtiment et d’autre part, il n’y a pas de combinaison d’efforts sur les poutres perpendiculaires entres elles comme le sont celles de notre étude. D’autre part, les dimensions de la charge ne dépassent jamais celles du portique de levage. Concernant la seconde famille technologique citée des structures de bâtiment industriels, celles-ci sont à même de supporter les charges statiques dues aux intempéries sur les toitures et les vêtures extérieures. Cependant les effets dynamiques liés aux déplacements sous charges des vêtures soumises aux efforts combinés entre les charges courantes et les charges occasionnelles induisent des contraintes dans la structure pour lesquels il n’existe pas de dispositif connu. En particulier aux endroits des liaisons aux angles aux extrémité des poutres et avec la liaison des poteaux qui reprennent l’ensemble de la charge. Citons les brevets suivants : - FR2611781 ou CA2530559 présentent des systèmes d'appui et d'accrochage des poutres de longue portée. Ces dispositifs peuvent prendre en compte de grande dimension de bâtiment que ce soit sur la longueur ou bien encore selon la hauteur, cependant ces dispositifs ne sont pas dotés de chemin de roulement sur leur poutres et ne sont pas conçus pour reprendre des efforts combiné de support de toiture et de chemin de roulement. - FR2621340 ; BE1015141 ; FR3021980, qui présentent des dispositifs de liaisons des différents éléments de structure et d’assemblage de profilés ; ces brevets peuvent être utilisés pour des hauteur de bâtiments importantes mais ils ne répondent pas à notre besoin de roulage en partie extérieure d’une vêture pesante de grande dimension. Etat de la science : Relativement à notre objet, qui est de connaitre un dispositif de liaisons d’une part entre poutres constituant un chainage et d’autre part entre les poutres et les poteaux reprenant les descentes de charges pour des bâtiments de grandes dimensions avec une accessibilité périmétrique totale, qui interviennent sur le plan scientifique sont : - Les contraintes et déformations en statique des sollicitations composée (déversement) sur les liaisons entre poutre à 90° et sur les poteaux notamment sous l’effets des variations climatiques, - Les effets dynamiques relativement au roulement des vêtures qui sont en combinaison avec les reprises d’effort des effets climatiques. Plusieurs sources bibliographiques sont à citer pour leur pertinence au problème traité : « Les techniques de l’Ingénieur, C2520 V2 Constructions métalliques - Moyens d'assemblage Cet article est issu de : Construction et travaux publics | Les superstructures du bâtiment » par Jean-Pierre MUZEAU. Cet article traite des moyens d'assemblage utilisés en construction métallique. Il décrit le contexte général, la classification des moyens d’assemblage (avec ou sans déplacement), la combinaison de procédés dans une même attache et l’assemblage soumis à des chocs, vibrations ou charges alternées. Il détaille également les différentes règles d’exécution (fixations mécaniques, soudage, et les classes d’exécution) ainsi que les coefficients partiels à utiliser. Il s’agit d’où ouvrage général qui ne satisfait pas précisément à l’objet traité. Une autre source « Les techniques de l’Ingénieur, Réf. : TBA1300 Sécurité sous les efforts appliqués aux ossatures en acier Cet article est issu de : Construction et travaux publics | Techniques du bâtiment : l'enveloppe du bâtiment » indique qu’une construction métallique, pour se montrer sécuritaire, doit répondre à quelques principes techniques parmi lesquels : – satisfaire aux ELS (États limites de service) en restant élastique ; – anticiper les ELU (États limites ultimes) grâce à une marge de sécurité satisfaisante avant la ruine. Pour ce faire, il faut à la fois tenir compte de la résistance et de la déformabilité de l’acier soumis aux phénomènes de traction, cisaillement, et contraintes diverses, aussi bien directes (comme la neige ou le vent,…), indirectes (type : variations de températures,…), qu’exceptionnelles (à l’instar d’un séisme ou autre catastrophe naturelle). L’article donne un ensemble d’équations pour le calcul des prises en compte d’une ou plusieurs actions combinées et des efforts appliqués, y compris les actions climatiques extrêmes. Une autre encore « Les techniques de l’Ingénieur, Réf. : TBA1305 Les moments de flexion et les efforts tranchants des poutres Cet article est issu de : Construction et travaux publics | Techniques du bâtiment : l'enveloppe du bâtiment » définit pour les charpentes métalliques, comment calculer les moments de flexion et les efforts tranchants sur une poutre métallique ? Comment anticiper le nombre d’inconnues, souvent important, rencontré sur ce type particulier de construction métallique ? Il y a une méthode, issue du Génie Civil, consistant à évaluer les forces négatives et les moments de flexion jouant en sens opposé sur la poutre. De nombreux exemples de calculs d’efforts tranchants, de déformées, et de réactions d’appuis, très détaillés, sont donnés pour : – des consoles ; – des poutres sur appuis simples ; – des poutres encastrées (partiellement ou totalement) ; – des poutres droites continues sur appuis simples (avec des charges uniformes, positionnées sur 4 appuis, à 2 ou 3 travées… ce jusqu’à 8 travées). Le lecteur trouvera ici des applications concrètes aux équations universelles de la résistance des matériaux, la méthode de calcul par balancement de moments, ainsi que la mise en œuvre de l’équation de Navier-Bresse (réservées aux cas généraux des poutres droites ou à grand rayon de courbure). Enrichi de nombreux diagrammes, l’article fournit une approche complète Encore « Les techniques de l’Ingénieur, Réf. : TBA1310 Les liaisons mécaniques des structures Cet article est issu de : Construction et travaux publics | Techniques du bâtiment : l'enveloppe du bâtiment » traite des liaisons mécaniques des structures répondant, dans le bâtiment, à un classement double où le terme « mécanique » est en fait secondaire. En effet, en constructions métalliques, les liaisons sont rarement de pure mécanique, on parle plutôt de structures isostatiques ou hyperstatiques simples. Voire encore, pour simplifier davantage, et suivant leurs caractéristiques, de : – liaisons démontables ; – liaisons non démontables. Ces liaisons, dites mécaniques (appuis simples, articulations, encastrements, parfois des rotules, …), s’identifient ensuite selon certains paramètres tels que : – les mouvements relatifs d’un élément par rapport à un autre, ce qui conduit à décrire la notion de « degrés de liberté » répartie en 6 mouvements (3 translations et 3 rotations) ; – les composantes d’effort qui sont autant d’inconnues de liaison et qualifient les liaisons considérées finalement comme rigides ou élastiques. L’article, après avoir traité des cas généraux des liaisons, aborde les questions de l’isostatisme, de l’hyperstatisme et du mécanisme qui interrogent les principes fondamentaux de la statique. D’autres sources scientifiques pourraient être cités, ceux présentés n’étant exhaustifs, mais Il n’existe pas d’élément scientifique qui soit à même de caractériser un dispositif de liaisons d’angle entre poutres constituant un chainage et permettant le roulement de vêtures et qui soit à même de réaliser une descente de charge sans déformation ni contrainte pour des bâtiments de grandes dimensions avec une accessibilité périmétrique totale. Les technologies connues des ponts roulants ou bien encore les structures métalliques de bâtiment ne sont pas adaptées pour permettre les reprises de charges aux angles car les vêtures de ces dispositifs ne sont pas mobiles directement sur les poutres de structure comme dans notre cas. C’est aux fins de remédier à ces inconvénients que la présente invention est destinée. Présentation de l’invention : l’invention est relative à un dispositif universel de liaison d’angle pour bâtiments industriels à vêture périmétrique mobile, qui permet la reprise des efforts liés aux intempéries et d’autres efforts de maintien et de roulage de vêture directement sur les poutres porteuses périmétriques qui constituent l’ossature du bâtiment, selon la technologie du brevet FR1800670 de poutres dotées de chemins de roulement pour galets (c). Ce dispositif de liaison d’angle est placé sur chacun des poteaux d’angle du bâtiment. Le dispositif se caractérise par : - des tubes horizontaux haut et bas (e) et un tube horizontal intermédiaire (e’) qui sont en jonction avec les tubes horizontaux (f) des poutres dotées d’un chemin de roulement, - Des renforts (a) placés sous un angle de 55 degrés formant une structure en treillis qui raccorde les éléments horizontaux constituant la liaison, selon le principe que le tube intermédiaire (e’) reçoit l’ensemble de ces renforts, - un doublement des renforts (a’) selon un angle à 65 degrés venant se placer entre le tube intermédiaire (e’) et les tubes horizontaux haut et bas (e) de la liaison, le tube intermédiaire (e’) formant le nœud de jonction avec les renforts (a, a’), ce qui augmente ainsi la reprise de charge, - Des aplatissements de forme conique (b) à l’extrémité des tubes horizontaux haut et bas (e) sur un seul côté de la liaison et sur le chemin de roulement des galets(c), le cône (b) devant préserver une épaisseur d’au moins à 1/3 du diamètre des tubes haut et bas (e) de la liaison à l’extrémité du cône (b’), - une plaque de bridage (g) au poteau, placée sous les tubes horizontaux bas (e) de la liaison et solidarisée à ces derniers. Des dégagements (d) sont produits par le fait de la présence des aplatissements coniques (b) sur les tubes haut et bas (e) d’un seul côté du dispositif, permettent aux galets de circuler sur les tubes haut et bas (e) qui ne reçoivent pas les cônes, de telle façon que le chemin de roulement ne soit pas interrompu. Le dispositif de liaison d’angle des poutres est placé selon le principe que chaque façade de bâtiment reçoit un dégagement (d) sur un de ses côtés. Ainsi chaque côté de façade peut voir sa vêture retirée. Vue générale du dispositif de liaison en perspective, avec représentation des poutres se fixant au dispositif. Glossaire : a) renforts à 55 degrés a’) renforts à 65 degrés b) aplatissements de forme conique b’) extrémité du cône c) chemin de roulement des galets d) dégagement e) tubes haut et bas du dispositif de liaison e’) tube intermédiaire f) tubes horizontaux des poutres g) plaque de bridage au poteau Dispositif de liaison d’angle pour bâtiments industriels à vêture périmétrique mobile dotés de poutres dotées d’un chemin de roulement, caractérisé par : - des tubes horizontaux haut et bas (e) et un tube horizontal intermédiaire (e’) qui sont en jonction avec les tubes horizontaux (f) des poutres dotées d’un chemin de roulement, - Des renforts (a) placés sous un angle de 55 degrés formant une structure en treillis qui raccorde les éléments horizontaux constituant la liaison, selon le principe que le tube intermédiaire (e’) reçoit l’ensemble de ces renforts, - un doublement des renforts (a’) selon un angle à 65 degrés venant se placer entre le tube intermédiaire (e’) et les tubes horizontaux haut et bas (e) de la liaison, le tube intermédiaire (e’) formant le nœud de jonction avec tous les renforts (a, a’), - Des aplatissements de forme conique (b) à l’extrémité des tubes horizontaux haut et bas (e) sur un seul côté de la liaison et sur le chemin de roulement des galets(c), le cône (b) devant préserver une épaisseur d’au moins à 1/3 du diamètre des tubes haut et bas (e) à l’extrémité du cône (b’), - une plaque de bridage (g) au poteau, placée sous les tubes horizontaux bas (e) de la liaison et solidarisée à ces derniers. Dispositif de liaison d’angle selon la revendication 1, caractérisé en ce que des dégagements (d) sont produits par le fait de la présence des aplatissements coniques (b) sur les tubes haut et bas (e) d’un seul côté du dispositif, permettent aux galets de circuler sur les tubes haut et bas (e) qui ne reçoivent pas les cônes, de telle façon que le chemin de roulement ne soit pas interrompu.