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Ossature pour bâtiments.
La présente invention concerne une ossature pour bâtiments, en métal, en matériaux composites ou en une combinaison de ces deux matériaux.
Dans l'industrie du bâtiment, les ossatures sont bien connues. Elles sont constituées de colonnes et de poutres qui sont le plus souvent constituées de profilés en forme de H, ou de tubes de section rectangulaire, ou encore d'une combinaison de ces deux types de profilés, qui sont assemblés les uns aux autres, le plus souvent par boulonnage, au moyen d'organes d'assemblage tels que plaques, èquerres et goussets notamment, à l'endroit des noeuds d'assemblage, c'est-à-dire au point de rencontre des colonnes et des poutres.
L'utilisation de tels organes d'assemblage dans les techniques connues complique la réalisation des ossatures métalliques et intervient pour une part non négligeable dans le coût des ossatures réalisées.
Les noeuds de telles ossatures sont généralement peu étendus et ne leur confèrent dès lors pas une rigidité suffisante pour que les ossatures puissent se passer de contreventements verticaux additionnels. Ces contreventements constituent le plus souvent une entrave à une libre utilisation de l'espace à l'intérieur des bâtiments.
De telles ossatures sont très rarement systématiques. Dès lors, elles n'engendrent pas de standardisation de la fabrication et de la mise en oeuvre de tous les composants du bâtiment complémentaires à ce composant fondamental qu'est l'ossature, tels que plancher, faux plafonds, cloisons, escaliers, façades, balcons, loggias et tous les équipements techniques du bâtiment tels que chauffage, ventilation, conditionnement de l'air, installations sanitaires et installations électriques.
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On enrobe souvent les poutres et les colonnes de telles ossatures, totalement ou partiellement, de plaques, de panneaux, de matières projetées ou encore, de béton.
Une des fonctions de ces enrobages est de masquer les poutres, les colonnes et surtout les noeuds d'assemblage avec leurs organes et leurs boulons et de les rendre plus semblables par leur aspect à des ossatures en béton armé, à la fois pour des raisons d'esthétique et de facilité de raccordement avec des composants complémentaires tels que cloisons par exemple, souvent perturbés par les formes des poutres et des colonnes métalliques, surtout des poutres en H, et par les saillies de leurs organes d'assemblage et de leurs boulons.
Bien que beaucoup plus précises que les ossatures en béton et même que les ossatures en bois, les ossatures métalliques ne suppriment pas complètement les problèmes engendrés par les tolérances dimensionnelles de fabrication et de montage.
La présente invention a pour but de permettre la construction d'ossatures en métal ou en matériaux composites ou en une combinaison de ces deux matériaux, comportant un minimum de pièces qui soient très simples à fabriquer et très simples et très rapides à monter.
Un autre but de l'invention est de supprimer tous organes d'assemblage des éléments de poutres et de colonnes autres que des boulons.
Un autre but de l'invention est de conférer aux poutres et aux colonnes de l'ossature une simplicité, une rectitude et un systématise de leurs surfaces en vue de faciliter leur raccordement à des composants complémentaires et, en particulier, des cloisons et des façades et notamment des façades légères ventilées conformes à la demande de brevet belge nO 89 00 900 du 23 août 1989.
Un autre but de l'invention est de favoriser l'utilisation de planchers légers et notamment de planchers en tôles trapézoïdales recouverts de panneaux qui offrent
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notamment des avantages de légèreté, de rapidité de pose, d'économies de main-d'oeuvre et de temps.
Un autre but de l'invention est de disposer les boulons en dehors des endroits de raccordement des composants complémentaires visibles tels que les cloisons par exemple, avec l'ossature.
Un autre but de l'invention est de conférer aux ossatures une rigidité qui leur permette de se passer de contreventements verticaux additionnels.
Un autre but de l'invention est d'engendrer une systématisation, une standardisation et une coordination modulaire des fabrications et de la mise en oeuvre de tous les composants du bâtiment qui sont complémentaires de cette ossature.
Un autre but de l'invention est de ménager de façon systématique des intervalles et des espaces techniques verticaux pour le passage de toutes canalisations et gaines qui constituent les équipements techniques habituels du bâtiment.
Un autre but de l'invention est de favoriser le développement du chauffage par air chaud, de la ventilation et du conditionnement de l'air des bâtiments.
Un autre but de l'invention est de supprimer dans la réalisation des ossatures métalliques pour bâtiments, les épineux problèmes engendrés par les tolérances de fabrication et de montage.
L'invention a pour objet une ossature pour bâtiments à étages, constituée d'un ensemble de structures en forme de tours disposées les unes à côté des autres suivant les deux axes horizontaux du bâtiment à construire, en formant un motif en damier, un intervalle étant ménagé entre les tours voisines, chaque tour comprenant :
- des montants consistant en des éléments profilés ayant une section en substance en forme de V, les extrémités des ailes du V présentant un rebord à angle droit dirigé vers l'intérieur du V,
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- des poutres consistant en des éléments profilés ayant une section en substance en forme de C stylisé comprenant un pan central en substance plan et deux rebords à angle droit dirigés du même côté de ce pan central, - des trous pour boulons étant ménagés près des extrémités des montants et des poutres, - les montants étant disposés verticalement à la suite les uns des autres, l'ouverture du V étant dirigée vers l'intérieur de la tour, - les poutres étant disposées horizontalement, l'ouverture du C étant dirigée vers l'extérieur de la tour,
- chaque poutre étant boulonnée par chacune de ses extrémités aux extrémités de deux montants superposés, la face dorsale du pan central du C chevauchant la face externe d'une aile d'un montant et la face externe de l'aile correspondante du montant qui lui est superposé, - les extrémités des montants superposés les uns aux autres étant ainsi reliées entre elles par l'intermédiaire des extrémités des poutres et les extrémités des poutres disposées à un même niveau de la tour étant reliées entre elles par l'intermédiaire des extrémités des montants.
La plupart des profilés constitutifs des poutres et des montants sont réalisés en tôle d'acier.
Cependant, certains des profilés constitutifs des poutres et des montants peuvent être réalisés en matériaux composites, constitués de résines armées de fibres.
Suivant une forme d'exécution préférée, les rebords des profilés en V des montant présentent eux-mêmes des rebords à angle droit dirigés vers l'intérieur du V et les rebords des profilés en C des montants présentent euxmêmes des rebords à angle droit dirigés vers l'intérieur du C.
Des montants voisins constitutifs de deux tours voisines peuvent être solidarisés entre eux par des
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entretoises de même que des poutres voisines.
Pour former des consoles, des poutres peuvent être prolongées au-delà du périmètre de l'ossature.
Des consoles rapportées peuvent être enfilées dans les abouts des poutres de l'ossature.
A l'intérieur des bâtiments, les montants juxtaposés des tours constituent les colonnes de l'ossature, formées de quatre montants.
A la périphérie des bâtiments, les colonnes des façades sont formées de deux montants et les colonnes d'angle d'un seul montant seulement.
A l'intérieur des bâtiments, les poutres juxtaposées des tours voisines forment des poutres doubles, constituées de deux profilés en C voisins.
A la périphérie des bâtiments, les poutres sont simples et constituées d'un seul profilé en C.
Un avantage de l'invention est d'obtenir une ossature rigide ne nécessitant pas de contreventements verticaux. En effet, on prévoit que la hauteur des poutres et la largeur des montants soient suffisantes pour assurer la rigidité des noeuds et pour que l'ensemble des cadres formés par les montants et les poutre de chaque tour travaillent comme des portiques sous l'effet des efforts du vent, notamment.
Les planchers des bâtiments, quelle que soit leur nature, peuvent prendre appui soit directement sur le rebord supérieur des poutres, soit sur une cornière fixée en un point quelconque du pan central des profilés en C formant les poutres.
Il n'est pas nécessaire de solidariser entre eux les profilés en V constitutifs des colonnes, chaque tour constituant l'ossature étant autostable, même lorsque le bâtiment comporte plusieurs étages, six par exemple.
Toutefois, il est possible de solidariser entre eux les montants en V de tours voisines au moyen d'entretoises boulonnées installées dans les intervalles
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entre tours, soit que l'on désire réduire les dimensions des ailes des montants en V jusqu'à une dimension insuffisante pour leur permettre d'assurer isolément la rigidité des portiques, soit que l'on désire rendre l'ossature plus stable encore, prenant en compte des ouragans ou des séismes.
Il est également possible de solidariser entre elles des poutres en C voisines au moyen d'entretoises boulonnées dans les intervalles entre tours, si l'on désire éviter les effets de surcharges mobiles excessivement inégales sur les planchers de tours voisines.
Lorsque l'on désire équiper le bâtiment de balcons, de coursives, de loggias ou d'autres excroissances structurelles, il est possible de prolonger les poutres en C perpendiculaires aux façades, au-delà de ces façades, pour servir de consoles.
Il est également possible de réaliser ces consoles en enfilant des poutres de formes et de dimensions appropriées dans les profilés en C des poutres, celles-ci s'arrêtant alors au droit des façades.
Ces consoles peuvent être réalisées en matériaux composites pultrudés ou en bois, ce qui supprime les ponts thermiques entre l'extérieur et l'intérieur des bâtiments.
Des consoles provisoires sont très utiles à installer pour la durée des travaux de construction. Elles facilitent l'installation d'échafaudages, pour la mise en place des façades, notamment.
Les intervalles entre deux profilés en C parallèles constitutifs des poutres, et a fortiori ceux entre les éléments constitutifs des colonnes, sont suffisamment larges pour permettre l'insertion de la main et de l'avant-bras entre les éléments profilés constitutifs des poutres et colonnes pour permettre le boulonnage de ceux-ci les uns aux autres. Ces espaces servent, en outre, avantageusement à faire passer des canalisations verticales de faible section entre étages.
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Les espaces compris entre les deux ailes des profilés en V constitutifs des colonnes sont utiles pour faire passer des canalisations verticales entre étages et notamment des canalisations de section importante, ce qui est la cas de celles qui servent à la ventilation et au conditionnement d'air.
Afin de libérer l'accès à ces espaces verticaux, les coins des planchers sont découpés à proximité des colonnes, afin de laisser le passage libre pour des canalisations verticales. Lorsqu'il n'est pas installé de canalisations verticales, le coin est obturé au moyen d'un bouchon adéquat.
Des faux plafonds en tous matériaux peuvent être installés facilement, dissimulant, au choix partiellement ou totalement, les poutres de l'ossature ainsi que les canalisations horizontales qui seraient visibles sous les planchers. Ces faux plafonds contribuent, en outre, à assurer une bonne isolation phonique entre les étages.
Il est possible d'installer des faux planchers sur vérins dans certaines ou dans toutes les tours constitutives de l'ossature, suivant l'invention. Il suffit pour ce faire, de surbaisser le plancher correspondant de la valeur qui convient, en fonction de la hauteur désirée de l'espace sous faux plancher, en appuyant ledit plancher surbaissé sur une cornière fixée à une hauteur convenable aux pans centraux des profilés en C.
Des trous de diamètre approprié peuvent être ménagés dans les pans centraux des profilés en C constitutifs des poutres pour permettre le passage de canalisations horizontales. De tels trous peuvent être ménagés dans les ailes des profilés en V constitutifs des colonnes pour permettre le passage de canalisations horizontales diverses circulant horizontalement dans des plinthes ou des tablettes de fenêtres rapportées courant le long des façades à l'intérieur des bâtiments.
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L'ossature des bâtiments, suivant l'invention, est généralement enveloppée par des façades de tous types et de préférence des façades légères.
Cette ossature est donc bien protégée des effets des variations de la température extérieure.
Cependant, en périphérie des bâtiments, les poutres profilées en C sont en saillie sur le plan vertical constitué par les ailes des éléments en V constitutifs des colonnes périphériques et de ce fait un peu moins bien protégées des variations de la température extérieure. Pour pallier cet inconvénient, les profilés en C des poutres en façade peuvent être réalisés en matériaux composites pultrudés, ces matériaux étant compatibles avec les métaux et pouvant y être boulonnés sans difficultés.
Il est avantageux de réaliser des planchers autres que des planchers en béton armé coulés sur place. Ces planchers préfabriqués peuvent être réalisés en divers matériaux, lourds ou légers, et par éléments plus ou moins grands dont les dimensions correspondront avantageusement au module de l'ossature. De tels planchers présentent nécessairement des joints qui sont obturés d'autant plus facilement qu'ils se trouvent dans l'axe des poutres constituées de deux profilés en C parallèles et que dès lors ces joints peuvent facilement être munis de petits tirants verticaux se prolongeant dans les intervalles entre les profilés en C d'où il est possible d'appliquer aux joints un dispositif de traction permanente de haut en bas, de nature à assurer une parfaite étanchéité des joints entre éléments de planchers.
Suivant le type de plancher utilisé, il peut être utile de compléter le contreventement horizontal de l'ossature par des tirants en croix de Saint-André qui sont installés facilement en diagonale sous le plancher. Ils relient entre eux, deux à deux, des plats métalliques boulonnés aux extrémités des poutres en C et qui contournent les canalisations verticales installées entre les ailes des
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montants en V.
Il est avantageux de réaliser les trémies contenant les circulations verticales telles que les escaliers et les ascenseurs, en éléments de béton armé préfabriqués et occupant la place d'une ou de plusieurs tours constituants l'ossature.
Un autre avantage de la présente invention est de permettre le remplacement facile, propre et rapide de n'importe quelle poutre, ou même colonne, du bâtiment, qui serait endommagée accidentellement et ce, sans guère déranger les occupants du bâtiment.
Un autre avantage de l'invention est que des bâtiments construits au moyen de l'ossature faisant l'objet de l'invention sont formés de composants compatibles entre eux et produits industriellement. Dès lors que des bâtiments construits au moyen d'une ossature selon l'invention ne doivent plus être démolis, mais peuvent être démontés, leurs composants peuvent être totalement ou partiellement récupérés pour la construction de bâtiments nouveaux.
L'ossature suivant l'invention peut être réalisée par deux procédés principaux.
Un premier procédé, qui ne nécessite pas d'engin de levage, consiste à réaliser l'ossature en y assemblant les montants et les poutres, élément par élément. Ceci est important pour des pays en voie de développement, dans lesquels la plupart des composants complémentaires à l'ossature peuvent être réalisés artisanalement, à l'aide de matériaux locaux, de bois par exemple, pour les planchers, les façades et les cloisons. Des briques de terre séchée armées de fibres végétales peuvent même être utilisées pour réaliser des cloisons.
Suivant l'autre procédé, on assemble, à proximité du bâtiment à réaliser, quatre profilés en C correspondant à un même étage d'une tour constitutive de l'ossature aux extrémités supérieures de quatre montants profilés en V verticaux. Cet assemblage est facilité en faisant usage d'un
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châssis d'assemblage approprié situé à une hauteur convenable.
Les quatre profilés en V sont ainsi momentanément suspendus aux quatre coins du cadre formé par les quatre profilés en C, formant ainsi un module en forme de table sans paroi horizontale.
On installe ensuite le plancher qui prend appui sur au moins deux des quatre profilés en C qui forment les quatre bords de la table, obtenant ainsi un module en forme de table muni d'une paroi horizontale.
On se sert éventuellement du dessus de cette table pour installer sur ce plancher un colis de composants complémentaires du second oeuvre du bâtiment dont le contenu correspond à l'endroit que ces composants doivent occuper dans le bâtiment une fois érigé.
Le module en forme de table ainsi construit est alors hissé à la place qu'il doit occuper dans le bâtiment, au moyen d'une grue et grâce à des élingues fixées aux coins supérieurs de la"table". Des ouvriers se trouvant sur les planchers déjà installés précédemment boulonnent les pieds de la table aux parties supérieures des extrémités des poutres en C des tables déjà mises en place précédemment.
Cette opération est facile étant donné les intervalles qui existent entre les tours constitutives de l'ossature. Ce procédé de construction est avantageux lorsqu'on dispose de moyens de levage, car il fait gagner de la main-d'oeuvre et du temps.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'exemples d'exécution, référence étant faite aux dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue partielle, en coupe horizontale, d'une ossature suivant l'invention ; la Fig. 2 est une vue partielle, en coupe verticale, d'une ossature suivant l'invention ;
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la Fig. 3 est une vue de détail, en perspective, à grande échelle (avec arrachements), montrant le système d'assemblage des poutres aux montants à l'intérieur d'un bâtiment ;
la Fig. 4 est une vue de détail, en perspective, à grande échelle (avec arrachements), montrant le système d'assemblage des poutres aux montants à la périphérie d'un bâtiment, et la Fig. 5 est une vue en perspective, d'un ensemble en forme de table, formé de quatre montants, quatre poutres et une paroi horizontale, cette vue illustrant un des procédés de réalisation de l'ossature suivant l'invention.
La Fig. 1 est une vue en coupe horizontale qui montre des tours 1 juxtaposées composées de montants 2 et de poutres 3 les reliant.
Ces tours 1 sont séparées les unes des autres, ménageant ainsi des intervalles 4 entre poutres 3 et des intervalles 5 entre montants 2.
Ces montants forment les colonnes intérieures 6, les colonnes périphériques 7 et les colonnes d'angle 8 du bâtiment.
Les colonnes 6 de l'ossature à l'intérieur du bâtiment sont formées de quatre montants 2, les colonnes 7 à la périphérie des bâtiments sont formées de deux montants 2, et les colonnes 8 aux angles des bâtiments sont formées d'un seul montant 2.
Des consoles 9 prolongent les poutres 3 à l'extérieur du bâtiment.
Des tirants 10 de contreventement horizontal sont fixés à des arceaux 11 boulonnés aux poutres 3 et laissant libres les angles des montant en V pour des canalisations verticales 12.
La Fig. 2 est une vue en coupe, qui montre des poutres 3 reliant des montants 2 au moyen de boulons 13. Ces poutres 3 sont percées de trous 22 pour canalisations et
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sont reliées aux montants 2 au moyen de boulons 13.
Elle montre des planchers 14 appuyés sur le dessus des poutres 3 et des planchers surbaissés 15 appuyés sur des cornières non représentées fixées aux pans centraux des poutres 3.
Elle montre aussi des faux planchers 16 sur vérins 17 et des faux plafonds 18. On y voit aussi les boulons 13 qui assemblent les poutres 3 aux montants 2.
Elle montre aussi des consoles 9 extérieures au bâtiment.
Les poutres doubles 19 de l'ossature à l'intérieur du bâtiment sont constituées de deux poutres en C, 3, voisines et parallèles.
Les poutres 20 de l'ossature en périphérie du bâtiment sont simples. Il s'agit d'une seule poutre 3 (profilé en C).
La Fig. 3 montre le système d'assemblage des poutres 3 aux montants 2 au moyen de boulons 13. Cette figure montre, en particulier, comment les extrémités des montants 2 superposés sont reliés entre eux par l'intermédiaire des extrémités des poutres 3 et vice-versa.
Elle montre encore les intervalles 4 entre poutres et les intervalles 5 entre montants faisant ainsi bien comprendre comme il est facile, lors du montage de l'ossature, d'avoir accès de part et d'autre de l'assemblage poutre 3-montant 2 pour introduire, d'une main, la vis du boulon par l'intervalle et pour introduire de l'autre main l'écrou qui viendra, après serrage, s'appliquer contre le montant. On comprendra que lorsqu'on utilise le procédé de montage par "table"décrit dans le mémoire descriptif ci-avant et représenté à la Fig. 5 et que lorsque le plancher est posé à l'avance sur le cadre de la table, il est facile de mettre en place les écrous puisque les coins des planchers sont découpés à cet effet et aussi pour permettre le passage de canalisations verticales.
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La Fig. 4 est analogue à la Fig. 3. Elle montre le système d'assemblage des poutres 3 aux montants 2 au moyen de boulons 13.
Elle montre aussi les intervalles 5 entre montants 2 et les intervalles 4 entre poutres 3.
Elle fait, en outre, bien comprendre comment les poutres 3 peuvent être prolongées en consoles (non représentées) au-delà de la façade (non représentée) ou encore, comment les consoles rapportées peuvent être enfilées dans les poutres 3 perpendiculaires aux façades.
Elle montre encore des trous 21 dans les montants 2 pour le passage de canalisations horizontales le long de la façade à l'intérieur du bâtiment.
La Fig. 5 est une vue en perspective d'un ensemble en forme de table, formé de quatre montants 2, quatre poutres 3 et une paroi horizontale 14, cette vue illustrant un des procédés de réalisation de l'ossature suivant l'invention.
Elle montre que les coins de la paroi horizontale 14 qui forme le plancher du bâtiment sont découpés pour permettre la mise en place des boulons 13 nécessaires à la fixation des montants 2 du niveau supérieur.
Ces découpes servent aussi au passage de canalisations verticales.
Elle montre encore des trous 21 dans les montants 2 pour le passage de canalisations horizontales le long de la façade, à l'intérieur du bâtiment.
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Frame for buildings.
The present invention relates to a framework for buildings, made of metal, composite materials or a combination of these two materials.
In the building industry, frameworks are well known. They consist of columns and beams which are most often made up of H-shaped profiles, or tubes of rectangular section, or a combination of these two types of profiles, which are joined together, the more often by bolting, by means of assembly members such as plates, brackets and gussets in particular, at the location of the assembly nodes, that is to say at the meeting point of the columns and the beams.
The use of such assembly members in known techniques complicates the production of metal frames and contributes significantly to the cost of the frames made.
The nodes of such frames are generally small and therefore do not give them sufficient rigidity so that the frames can do without additional vertical bracing. These braces most often constitute an obstacle to the free use of space inside buildings.
Such frames are very rarely systematic. Consequently, they do not generate standardization of the manufacture and implementation of all the components of the building complementary to this fundamental component which is the framework, such as floor, false ceilings, partitions, stairs, facades, balconies, loggias and all the technical equipment of the building such as heating, ventilation, air conditioning, sanitary installations and electrical installations.
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Beams and columns are often coated with such frameworks, totally or partially, of plates, panels, projected materials or even concrete.
One of the functions of these coatings is to hide the beams, the columns and above all the assembly nodes with their organs and their bolts and to make them more similar in appearance to reinforced concrete frames, both for reasons of 'aesthetics and ease of connection with complementary components such as partitions for example, often disturbed by the shapes of beams and metal columns, especially H-beams, and by the projections of their assembly members and their bolts.
Although much more precise than concrete frames and even wooden frames, metal frames do not completely eliminate the problems caused by dimensional tolerances in manufacturing and assembly.
The present invention aims to allow the construction of metal frames or composite materials or a combination of these two materials, comprising a minimum of parts which are very simple to manufacture and very simple and very quick to assemble.
Another object of the invention is to eliminate all assembling elements for beams and column elements other than bolts.
Another object of the invention is to give the beams and columns of the framework simplicity, straightness and systematization of their surfaces in order to facilitate their connection to complementary components and, in particular, partitions and facades and in particular light ventilated facades in accordance with Belgian patent application no. 89 00 900 of August 23, 1989.
Another object of the invention is to favor the use of light floors and in particular of trapezoidal sheet floors covered with panels which offer
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in particular the advantages of lightness, rapidity of installation, savings in manpower and time.
Another object of the invention is to arrange the bolts outside the connection places of the visible additional components such as the partitions for example, with the framework.
Another object of the invention is to give the frames a rigidity which allows them to do without additional vertical bracing.
Another object of the invention is to generate systematization, standardization and modular coordination of the manufacturing and implementation of all the building components which are complementary to this framework.
Another object of the invention is to systematically provide intervals and vertical technical spaces for the passage of all pipes and ducts which constitute the usual technical equipment of the building.
Another object of the invention is to promote the development of hot air heating, ventilation and air conditioning of buildings.
Another object of the invention is to eliminate in the production of metal frames for buildings, the thorny problems generated by the manufacturing and mounting tolerances.
The subject of the invention is a framework for two-storey buildings, consisting of a set of tower-shaped structures arranged one beside the other along the two horizontal axes of the building to be constructed, forming a checkerboard pattern, an interval being arranged between the neighboring towers, each tower comprising:
- uprights consisting of profiled elements having a substantially V-shaped section, the ends of the wings of the V having a rim at right angles directed towards the interior of the V,
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- beams consisting of profiled elements having a substantially stylized C-shaped section comprising a substantially planar central panel and two right-angled flanges directed on the same side of this central panel, - holes for bolts being provided near the ends uprights and beams, - the uprights being arranged vertically one after the other, the opening of the V being directed towards the interior of the tower, - the beams being arranged horizontally, the opening of the C being directed towards outside the tower,
- each beam being bolted by each of its ends to the ends of two superimposed uprights, the dorsal face of the central pan of the C overlapping the external face of a wing of an amount and the external face of the corresponding wing of the amount which is superimposed, - the ends of the uprights superimposed on each other thus being interconnected by means of the ends of the beams and the ends of the beams arranged at the same level of the tower being connected together by the ends of the amounts.
Most of the constituent sections of beams and uprights are made of sheet steel.
However, some of the constituent sections of the beams and the uprights can be made of composite materials, consisting of resins reinforced with fibers.
According to a preferred embodiment, the edges of the V-shaped profiles of the uprights themselves have right-angled edges directed towards the inside of the V and the edges of the C-shaped profiles of the uprights themselves have right-angled edges directed towards inside the C.
Neighboring uprights constituting two neighboring towers can be joined together by
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spacers as well as neighboring beams.
To form consoles, beams can be extended beyond the perimeter of the frame.
Attached brackets can be inserted into the ends of the frame beams.
Inside the buildings, the juxtaposed uprights of the towers constitute the columns of the framework, formed of four uprights.
At the periphery of the buildings, the columns of the facades are formed of two uprights and the corner columns of only one upright.
Inside the buildings, the juxtaposed beams of the neighboring towers form double beams, made up of two neighboring C-sections.
At the periphery of the buildings, the beams are simple and consist of a single C-profile.
An advantage of the invention is to obtain a rigid frame that does not require vertical bracing. Indeed, provision is made for the height of the beams and the width of the uprights to be sufficient to ensure the rigidity of the knots and for all of the frames formed by the uprights and the beams of each tower to work as gantries under the effect of wind forces, in particular.
The floors of buildings, whatever their nature, can be supported either directly on the upper edge of the beams, or on an angle iron fixed at any point in the central section of the C-sections forming the beams.
It is not necessary to join together the V-shaped sections of the columns, each tower constituting the frame being freestanding, even when the building has several floors, six for example.
However, it is possible to join together the V-shaped uprights of neighboring towers by means of bolted spacers installed in the intervals
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between turns, either that we want to reduce the dimensions of the wings of the V-pillars to a size insufficient to allow them to ensure the rigidity of the gantries in isolation, or that we want to make the frame even more stable taking into account hurricanes or earthquakes.
It is also possible to join neighboring C-beams to each other by means of spacers bolted in the intervals between turns, if one wishes to avoid the effects of excessively uneven mobile overloads on the floors of neighboring towers.
When it is desired to equip the building with balconies, passageways, loggias or other structural outgrowths, it is possible to extend the C-beams perpendicular to the facades, beyond these facades, to serve as consoles.
It is also possible to make these consoles by threading beams of appropriate shapes and dimensions into the C-sections of the beams, which then stop at the front of the facades.
These consoles can be made of pultruded composite materials or wood, which eliminates thermal bridges between the outside and inside of buildings.
Temporary consoles are very useful to install for the duration of construction work. They facilitate the installation of scaffolding, for the installation of facades, in particular.
The intervals between two parallel C sections constituting the beams, and a fortiori those between the constituent elements of the columns, are wide enough to allow the insertion of the hand and forearm between the profiled elements constituting the beams and columns to allow bolting of these to each other. These spaces also serve advantageously to pass vertical pipes of small section between floors.
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The spaces between the two wings of the V sections constituting the columns are useful for passing vertical pipes between floors and in particular pipes of large section, which is the case for those used for ventilation and air conditioning. .
In order to free access to these vertical spaces, the corners of the floors are cut close to the columns, in order to leave free passage for vertical pipes. When vertical pipes are not installed, the corner is closed with a suitable plug.
False ceilings of any material can be installed easily, concealing, optionally partially or completely, the beams of the frame as well as the horizontal pipes that would be visible under the floors. These false ceilings also help to ensure good sound insulation between floors.
It is possible to install false floors on jacks in some or in all the towers constituting the frame, according to the invention. To do this, it suffices to lower the corresponding floor by the appropriate value, depending on the desired height of the space under the raised floor, by pressing said lowered floor on an angle iron fixed at a suitable height to the central sections of the profiles in vs.
Holes of appropriate diameter can be provided in the central sections of the C sections constituting the beams to allow the passage of horizontal pipes. Such holes can be made in the wings of the V-shaped sections constituting the columns to allow the passage of various horizontal pipes circulating horizontally in plinths or window shelves added running along the facades inside the buildings.
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The framework of buildings, according to the invention, is generally wrapped by facades of all types and preferably light facades.
This framework is therefore well protected from the effects of variations in the outside temperature.
However, on the periphery of the buildings, the C-shaped beams protrude from the vertical plane formed by the wings of the V-shaped elements constituting the peripheral columns and therefore somewhat less well protected from variations in the outside temperature. To overcome this drawback, the C-shaped sections of the facade beams can be made of pultruded composite materials, these materials being compatible with metals and being able to be bolted to them without difficulty.
It is advantageous to make floors other than reinforced concrete floors poured on site. These prefabricated floors can be made of various materials, heavy or light, and by more or less large elements whose dimensions will advantageously correspond to the module of the framework. Such floors necessarily have joints which are closed off all the more easily as they lie in the axis of the beams made up of two parallel C-sections and since these joints can easily be provided with small vertical tie rods extending in the intervals between the C-sections from which it is possible to apply a permanent traction device from top to bottom to the joints, so as to ensure perfect sealing of the joints between floor elements.
Depending on the type of floor used, it may be useful to supplement the horizontal bracing of the frame with tie rods in the cross of Saint-André which are easily installed diagonally under the floor. They link together, two by two, metal plates bolted to the ends of the C-beams and which bypass the vertical pipes installed between the wings of the
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amounts in V.
It is advantageous to make the hoppers containing the vertical circulations such as the stairs and the elevators, in prefabricated reinforced concrete elements and occupying the place of one or more towers constituting the framework.
Another advantage of the present invention is to allow the easy, clean and rapid replacement of any beam, or even column, of the building, which would be accidentally damaged, without disturbing the occupants of the building.
Another advantage of the invention is that buildings constructed by means of the framework which is the subject of the invention are formed from components compatible with each other and produced industrially. As soon as buildings constructed using a framework according to the invention no longer have to be demolished, but can be dismantled, their components can be totally or partially recovered for the construction of new buildings.
The framework according to the invention can be produced by two main methods.
A first method, which does not require a lifting device, consists in making the framework by assembling the uprights and the beams, element by element. This is important for developing countries, in which most of the components complementary to the framework can be made by hand, using local materials, for example wood, for floors, facades and partitions. Dried earth bricks reinforced with vegetable fibers can even be used to make partitions.
According to the other method, four C-profiles are assembled near the building to be produced, corresponding to the same floor of a tower constituting the frame at the upper ends of four vertical V-shaped uprights. This assembly is facilitated by making use of a
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suitable assembly frame located at a suitable height.
The four V-shaped profiles are thus temporarily suspended from the four corners of the frame formed by the four C-shaped profiles, thus forming a table-shaped module without a horizontal wall.
The floor is then installed, which rests on at least two of the four C-shaped sections which form the four edges of the table, thus obtaining a table-shaped module provided with a horizontal wall.
It is possible to use the top of this table to install on this floor a package of complementary components of the finishing work of the building whose content corresponds to the place that these components must occupy in the building once erected.
The table-shaped module thus constructed is then hoisted to the place which it must occupy in the building, by means of a crane and by means of slings fixed to the upper corners of the "table". Workers on the floors already installed previously bolt the legs of the table to the upper parts of the ends of the C-beams of the tables already set up previously.
This operation is easy given the intervals which exist between the constituent towers of the frame. This construction method is advantageous when lifting means are available, since it saves labor and time.
Other features and advantages of the invention will emerge from the description given below of working examples, reference being made to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a partial view, in horizontal section, of a frame according to the invention; Fig. 2 is a partial view, in vertical section, of a frame according to the invention;
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Fig. 3 is a detail view, in perspective, on a large scale (with cutouts), showing the system for assembling the beams to the uprights inside a building;
Fig. 4 is a detail view, in perspective, on a large scale (with cutouts), showing the system for assembling the beams to the uprights at the periphery of a building, and FIG. 5 is a perspective view of an assembly in the form of a table, formed of four uprights, four beams and a horizontal wall, this view illustrating one of the methods of producing the framework according to the invention.
Fig. 1 is a view in horizontal section which shows juxtaposed towers 1 composed of uprights 2 and beams 3 connecting them.
These towers 1 are separated from each other, thus providing intervals 4 between beams 3 and intervals 5 between uprights 2.
These uprights form the interior columns 6, the peripheral columns 7 and the corner columns 8 of the building.
The columns 6 of the framework inside the building are formed by four uprights 2, the columns 7 at the periphery of the buildings are formed by two uprights 2, and the columns 8 at the corners of the buildings are formed by a single upright 2.
Consoles 9 extend the beams 3 outside the building.
Horizontal bracing tie rods 10 are fixed to arches 11 bolted to the beams 3 and leaving the angles of the V-shaped uprights free for vertical pipes 12.
Fig. 2 is a sectional view, which shows beams 3 connecting uprights 2 by means of bolts 13. These beams 3 are pierced with holes 22 for pipes and
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are connected to the uprights 2 by means of bolts 13.
It shows floors 14 supported on top of beams 3 and lowered floors 15 supported on angles not shown attached to the central sections of beams 3.
It also shows false floors 16 on jacks 17 and false ceilings 18. We also see there the bolts 13 which assemble the beams 3 to the uprights 2.
It also shows consoles 9 outside the building.
The double beams 19 of the framework inside the building consist of two C-beams, 3, adjacent and parallel.
The beams 20 of the framework on the periphery of the building are simple. It is a single beam 3 (C-shaped).
Fig. 3 shows the system for assembling the beams 3 to the uprights 2 by means of bolts 13. This figure shows, in particular, how the ends of the superimposed uprights 2 are interconnected via the ends of the beams 3 and vice versa .
It also shows the intervals 4 between beams and the intervals 5 between uprights thus making it easy to understand how easy it is, when mounting the frame, to have access to either side of the 3-upright 2 beam assembly. to introduce, with one hand, the bolt screw through the gap and to introduce with the other hand the nut which will, after tightening, apply against the upright. It will be understood that when using the “table” mounting method described in the above description and shown in FIG. 5 and that when the floor is laid in advance on the table frame, it is easy to put the nuts in place since the corners of the floors are cut for this purpose and also to allow the passage of vertical pipes.
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Fig. 4 is similar to FIG. 3. It shows the assembly system of the beams 3 to the uprights 2 by means of bolts 13.
It also shows the intervals 5 between uprights 2 and the intervals 4 between beams 3.
It also makes it easy to understand how the beams 3 can be extended into consoles (not shown) beyond the facade (not shown) or also, how the added consoles can be threaded into the beams 3 perpendicular to the facades.
It also shows holes 21 in the uprights 2 for the passage of horizontal pipes along the facade inside the building.
Fig. 5 is a perspective view of a table-shaped assembly, formed by four uprights 2, four beams 3 and a horizontal wall 14, this view illustrating one of the methods of producing the framework according to the invention.
It shows that the corners of the horizontal wall 14 which forms the floor of the building are cut to allow the establishment of the bolts 13 necessary for fixing the uprights 2 of the upper level.
These cutouts are also used for the passage of vertical pipes.
It also shows holes 21 in the uprights 2 for the passage of horizontal pipes along the facade, inside the building.