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Poutre comportant un dispositif amortissant les vibrations.
La présente invention concerne une poutre comportant une membrure supérieure, une membrure inférieure et une âme reliant entre elles ces deux membrures dont au moins une comporte un dispositif amortissant les vibrations.
La poutre suivant l'invention est plus particulièrement destinée à être utilisée comme poutre de plancher.
Il est connu d'utiliser des poutres en treillis et autres poutres à âmes largement ajourées, disposées parallèlement les unes aux autres et supportant une paroi horizontale supérieure, notamment pour constituer des planchers légers pour bâtiments.
Le plus souvent, une paroi horizontale inférieure est en plus fixée au-dessous desdites poutres. Elle constitue souvent le plafond de l'étage inférieur.
Ces planchers sont alors des planchers légers creux dont le poids mort est sensiblement moindre que celui des planches lourds, en béton armé notamment. De ce fait, ils ont une moindre efficacité d'isolation acoustique entre étages.
D'une manière générale, du point de vue de l'isolation acoustique et de l'isolation acoustique des planchers en particulier, il est intéressant d'atténuer la propagation des bruits le plus près possible de leur source, tant pour les bruits aériens que plus encore pour les bruits d'impact.
Pour améliorer l'isolation acoustique des planchers lourds, on dispose souvent sur la face supérieure de tels planchers une dalle ou chape flottante en ciment, relativement lourde et souvent légèrement armée, en interposant entre la dalle flottante et le plancher une couche continue de matière amortissant les vibrations qui est souvent de la laine de verre ou de la laine de roche, du liège aggloméré ou encore d'autres matériaux.
Cette matière élastique qui amortit les
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vibrations est en permanence comprimée sur toute son étendue sous l'effet du poids mort permanent important de la dalle flottante. Du fait de cette compression initiale permanente, la variation d'épaisseur de ladite couche de matière élastique devient faible sous l'effet des surcharges mobiles et variables qui sont de surcroît appliquées à la surface de la dalle flottante, ne provoquant ainsi que des variations acceptables du niveau du sol fini des planchers des bâtiments. Il faut en effet savoir que la variation d'épaisseur de ces matières sous l'effet des charges n'est pas linéairement proportionnelle aux charges appliquées.
Lorsqu'on a affaire à des planchers comportant une paroi horizontale légère reposant sur des poutres de plancher, on pourrait évidemment améliorer l'isolation acoustique en interposant une matière élastique entre les poutres et la paroi horizontale que ces poutres supportent.
Toutefois, comme ladite paroi horizontale est légère, la compression initiale de cette matière élastique serait très faible. Dès lors, la variation d'épaisseur de la couche de matière élastique interposée entre la paroi horizontale et les poutres, sous l'effet des surcharges mobiles et variables appliquées sur le plancher, serait importante, provoquant des variations inacceptables du niveau du sol fini du plancher de bâtiment.
La présente invention a pour but d'améliorer l'isolation acoustique de planchers comportant une paroi horizontale reposant sur des poutres.
De manière plus particulière, l'invention a pour but d'améliorer l'isolation acoustique de tels planchers dans lesquels ladite paroi horizontale est légère-, tout en évitant des variations inacceptables du niveau du sol fini du plancher de bâtiment, sous l'effet des surcharges mobiles et variables appliquées sur le plancher.
L'invention a également pour but d'obtenir cette amélioration de l'isolation acoustique par des moyens incorporés dans les poutres elles-mêmes.
De manière particulière, l'invention a pour but
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de réaliser de telles poutres qui peuvent être avantageusement utilisées dans des éléments de plancher modulaires préfabriqués conformes à la demande de brevet belge nO 9001084 du 16 novembre 1990.
La présente invention a pour objet une poutre qui comporte une membrure supérieure, une membrure inférieure et une âme qui relie entre elles les membrures supérieure et inférieure. Au moins une des deux membrures comporte un dispositif amortissant les vibrations qui comporte : - un fourreau consistant en un profilé en C stylisé ayant un pan dorsal auquel se raccordent deux joues dirigées du même côté du pan dorsal et portant chacune une aile sensiblement parallèle au pan dorsal ; ces deux ailes sont disposées sensiblement dans un même plan et sont dirigées l'une vers l'autre, un espace étant ménagé entre elles ; ledit fourreau est orienté parallèlement à l'axe de la poutre, son pan dorsal étant disposé sensiblement perpendiculairement à l'âme de la poutre ;
- au moins un élément profilé, de section en substance en forme de T, engagé dans ledit fourreau sans être en contact direct avec celui-ci ; la partie de l'élément profilé en T qui forme la barre horizontale du T est disposée à l'intérieur dudit fourreau et a une largeur qui est sensiblement plus grande que l'espace qui est ménagé entre les deux ailes du fourreau ; la partie de l'élément profilé en T, qui forme la barre verticale du T, dépasse du fourreau par l'espace ménagé entre les deux ailes de celui-ci ; - des éléments élastiques amortissant la transmission de vibrations, disposés et comprimés, d'une part, entre la face interne du pan dorsal du fourreau et la partie de l'élément profilé en T qui forme la barre horizontale du T et, d'autre part, entre cette partie de l'élément profilé en T et la face interne des deux ailes du fourreau.
Le dispositif amortissant les vibrations est relié à l'âme de la poutre et peut être disposé par rapport
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à cette âme de deux manières différentes.
Suivant une première forme de réalisation, le fourreau est disposé avec la face externe de son pan dorsal tournée vers l'âme de la poutre et reliée à celle-ci.
Suivant une seconde forme de réalisation, ledit élément profilé en T est disposé avec la partie qui correspond à la barre verticale du T dirigée vers l'âme de la poutre et reliée à celle-ci.
L'élément profilé en T peut être fait en divers matériaux. Cet éléments peut notamment être fait en bois. Il peut également être fait en métal ; il peut notamment consister en un profilé creux en aluminium.
L'élément profilé en T peut également être fait d'une latte en métal (ou un profilé creux en aluminium) formant la barre horizontale du T, fixée à une latte en bois formant la barre verticale du T.
Suivant une forme d'exécution particulière, au moins une des deux membrures de la poutre comporte un tube apte à véhiculer un fluide. Ce tube peut notamment être utilisé pour le transport de fluide de chauffage (système de chauffage contenu dans le plancher) ou comme conduite d'alimentation de sprinklers (système de protection contre l'incendie).
L'âme de la poutre peut être formée d'une plaque métallique. Dans ce cas, il est généralement avantageux que cette âme soit ajourée : des ouvertures découpées dans l'âme de la poutre allègent celle-ci et permettent, en outre, la pose de conduites sous le plancher dans un sens transversal à la direction des poutres.
Suivant une forme d'exécution avantageuse, l'âme de la poutre consiste en un treillis.
Eventuellement, ce treillis peut être formé d'un tube apte à véhiculer un fluide (ce tube peut être utilisé dans un système de chauffage ou dans un système de protection contre l'incendie).
La présente invention a également pour objet un plancher de bâtiment comportant des poutres telles que
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définies ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description, donnée à titre d'exemples non limitatifs, de quelques formes de réalisation particulières de l'invention, référence étant faite aux dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue partielle, en perspective d'une poutre suivant l'invention ; la Fig. 2 est une vue partielle, en élévation, de cette même poutre ; la Fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 2 ; la Fig. 4 est une coupe transversale, à plus grande échelle, du dispositif amortisseur de vibrations que comporte la membrure supérieure de la poutre montrée aux Fig. 1 à 3 ; les Fig. 5 et 6 sont des coupes transversales, analogues à celle de la Fig. 4, illustrant la réalisation de ce dispositif amortisseur de vibrations ;
les Fig. 7 à 13 sont des coupes transversales, analogues à celle de la Fig. 4, qui montrent d'autres formes d'exécution de l'invention, et la Fig. 14 est une coupe transversale d'une poutre suivant une autre forme d'exécution de l'invention.
Les Fig. 1 à 4 illustrent une première forme d'exécution de l'invention. La poutre de plancher, dont les Fig. 1 et 2 montrent une extrémité, est composée d'une membrure supérieure 1, d'une membrure inférieure 2 et d'une âme en treillis 3 qui relie entre elles les membrures supérieure 1 et inférieure 2. L'âme en treillis 3 est formée d'une barre de fer pliée en zigzag, les sommets de ce zigzag étant soudés alternativement à la membrure supérieure 1 et inférieure 2 (soudures 4).
A chacune de ses extrémités, la poutre comprend, en outre, deux plats d'acier 5 soudés contre les côtés des membrures supérieure 1 et inférieure 2.
Les Fig. 1 et 2 montrent que la membrure
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supérieure 1 est plus longue que la membrure inférieure 2.
L'extrémité de la membrure supérieure 1 dépasse ainsi les plats d'acier 5. Par cette extrémité, la poutre peut prendre appui sur une poutre de l'ossature principale d'un bâtiment.
Dans la poutre montrée aux Fig. 1 à 4, les membrures supérieure 1 et inférieure 2 sont de structure identique et disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre. La structure de ces membrures est montrée en détail à la Fig. 4 qui est une coupe transversale de la membrure supérieure 1.
On y voit que la membrure supérieure 1 est composée d'un fourreau 6, d'un élément profilé 7 de section en substance en forme de T et d'éléments élastiques 8 et 9.
Le fourreau 6 consiste en un profilé d'acier en C stylisé ayant un pan dorsal 10 aux bords longitudinaux, duquel se raccordent deux joues 11 dirigées du même côté du pan dorsal et portant chacune une aile 12 sensiblement parallèle au pan dorsal 10. Ces deux ailes 12 sont disposées dans un même plan et dirigées l'une vers l'autre, un espace est ménagé entre les ailes 12.
Le fourreau 6 est disposé avec la face externe de son pan dorsal 10 tourné vers l'âme 3 de la poutre et relié à celle-ci par soudure. Sur la Fig. 4, l'âme 3 n'est cependant représentée que schématiquement (et partiellement) et la soudure entre cette âme 3 et le fourreau 6 n'est pas représentée.
L'élément profilé allongé 7 est une latte de bois présentant une section en substance en forme de T (pour la membrure supérieure 1, il s'agit en fait d'un T renversé).
On peut constater que cet élément profilé 7 est engagé dans le fourreau 6 sans être en contact direct avec ce-dernier.
La partie de l'élément profilé 7 qui forme la barre horizontale du T, est totalement contenue à l'intérieur du fourreau 6. Cette barre horizontale du T est sensiblement plus large que l'espace entre les ailes 12 du fourreau 6.
Par contre, la partie de l'élément profilé 7, qui forme la barre verticale du T, est plus étroite que l'espace entre les ailes 12 et c'est par cet espace que cette partie de
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l'élément profilé 7 passe partiellement à l'extérieur du fourreau 6.
L'élément profilé 7 peut consister en une seule latte de bois qui a la même longueur que le fourreau 6, dans lequel il est engagé. A titre de variante, on peut cependant faire usage de deux ou plusieurs tronçons de latte disposés à la suite l'un de l'autre.
Un élément élastique 8 est disposé et comprimé entre la face interne du pan dorsal 10 du fourreau 6 et la partie de l'élément profilé 7 qui forme la barre horizontale du T. Par ailleurs, un élément élastique 9 est disposé et comprimé entre cette même partie de l'élément profilé 7 et la face interne de chacune des deux ailes 12 du fourreau 6.
Les éléments élastiques 8 et 9 peuvent être faits en tout matériau élastique approprié et, en particulier, en caoutchouc synthétique. Un caoutchouc synthétique spécifique, ayant une dureté adéquate, peut être choisi en fonction de l'utilisation particulière de la poutre et, en particulier, en fonction des charges et surcharges que le dispositif amortisseur de vibrations est appelé à subir.
Les éléments élastiques 8 et 9 consistent, de préférence, en des bandes de caoutchouc qui s'étendent sur toute la longueur du fourreau 6. A titre de variante, on peut cependant faire usage de deux ou plusieurs tronçons de bande de caoutchouc disposés à la suite l'un de l'autre.
Il est avantageux que les éléments élastiques 8 et 9 soient non seulement disposés aux endroits indiqués, entre le fourreau 6 et l'élément profilé 7, mais qu'ils soient, en outre, précomprimés. Une manière dont ceci peut être réalisé sera expliquée ci-dessous en faisant-référence aux Fig. 5 et 6.
Lorsque des poutres suivant l'invention ont été mises en place en les faisant prendre appui par leurs extrémités sur des poutres de l'ossature principale d'un bâtiment, un plancher 13 peut être monté sur les membrures supérieures 1 des poutres suivant l'invention. Le plancher 13 peut être fait en tout matériau approprié. Il peut
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notamment être fait en tôle ou en des matériaux tels que des panneaux de contreplaqué ou d'autres panneaux stratifiés.
Le plancher 13 prend appui sur la partie de l'élément profilé 7 qui passe à l'extérieur du fourreau 6 (c'est-à-dire sur la barre verticale du T). Le plancher 13 peut être simplement posé sur cette partie de l'élément profilé 7 des poutres successives qui portent ce plancher 13, mais il peut également y être fixé, par exemple au moyen de vis.
La poutre montrée aux Fig. 1 à 4 comporte une membrure inférieure 2 identique à la membrure supérieure 1.
Un plafond 14 est fixé à l'élément profilé 7 de la membrure inférieure 2 de la poutre.
Il est à noter que, suivant une autre forme d'exécution de l'invention, les membrures supérieure 1 et inférieure 2 de la poutre ne sont pas de structure identique. En particulier, les éléments élastiques 8 et 9, que comporte la membrure inférieure 2, peuvent être plus souples et moins précomprimés que ceux que comporte la membrure supérieure 1.
Les Fig. 5 et 6 illustrent un procédé de réalisation d'un dispositif amortisseur de vibrations.
Dans un premier stade (Fig. 5), on met en place la bande de matériau élastique 8 dans le fourreau 6 et ensuite l'élément profilé 7 est également glissé en place dans le fourreau 6.
Dans un second stade (Fig. 6), l'élément élastique 8 est fortement comprimé entre l'élément profilé 7 et la pan dorsal 10 du fourreau 6. A ce moment, les éléments élastiques 9 sont également mis en place en les engageant par une des extrémités du fourreau 6.
Il suffit alors de supprimer la force qui poussait l'élément profilé 7 vers le pan dorsal 10 du fourreau 6, pour que le dispositif amortisseur de vibrations prenne la forme montrée à la Fig. 4 avec chacun des éléments élastiques 8 et 9 comprimés entre l'élément profilé 7 et les faces internes du fourreau 6.
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Les Fig. 7 à 13 illustrent des variantes de réalisation de poutres suivant l'invention ; dans chaque cas, seule la membrure supérieure 1 de la poutre est montrée. On comprendra que la membrure inférieure 2 de chacune de ces poutres peut être identique à la membrure supérieure 1.
Toutefois, la membrure inférieure 2 peut également être différente de la membrure supérieure 1, soit parce qu'elle est pourvue d'un dispositif amortisseur de vibrations différent, soit parce qu'elle ne comporte pas de dispositif amortisseur de vibrations.
A la Fig. 7, l'élément profilé en T est composé d'un profilé creux d'aluminium 15 (qui forme la barre horizontale du T) et d'une latte de bois 16 (qui forme la barre verticale du T). Les deux éléments 15 et 16 sont assemblés entre eux par simple collage.
A la Fig. 8, l'élément profilé en T est composé d'un plat d'acier 17 (qui forme la barre horizontale du T) et d'une latte de bois 16 (qui forme la barre verticale du T). Les deux éléments 16 et 17 sont réunis par collage. Le dispositif montré à la Fig. 8 comporte un fourreau 6 de hauteur réduite.
A la Fig. 9, l'élément profilé en T est entièrement formé d'un profilé creux d'aluminium 18.
Le dispositif amortisseur de vibrations montré à la Fig. 10 est identique à celui montré à la Fig. 8.
Toutefois, un profilé en T en acier 19 est soudé contre la face externe du pan dorsal 10 du fourreau 6. La membrure supérieure 1 est reliée à l'âme en treillis 3 par des soudurés 4 à l'extrémité inférieure de la barre verticale du T de ce profilé d'acier 19.
La membrure supérieure 1 montrée à la Fig. 11 est semblable à celle montrée à la Fig. 10. Le fourreau 6 comporte toutefois, au milieu du pan dorsal 10, un pli 20 dirigé vers l'extérieur du fourreau 6. Ce pli 20, renforcé par un cordon de soudure 21, forme une nervure à la face externe du pan dorsal 10. Le bord de cette nervure est relié par des soudures 4 à l'âme en treillis 3. On remarquera, en
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outre, que les joues 11 du fourreau 6 sont bombées vers l'extérieur du fourreau 6.
A la Fig. 12, la membrure supérieure 1 est composée d'un tube 22 apte à véhiculer un fluide et d'un fourreau 6 analogue à celui montré à la Fig. 8 (les joues 11 sont toutefois convexes, c'est-à-dire bombées vers l'extérieur du fourreau 6). Le tube 22 est relié à la face externe du pan dorsal 10 du fourreau 6 par des cordons de soudure 23 et à l'âme en treillis 3 par des soudures 4.
A la Fig. 13, la membrure supérieure 1 est composée d'une grosse latte de bois 24 et d'un fourreau 6 identique à celui montré à la Fig. 8. Le pan dorsal 10 du fourreau 6 est relié à la latte 24 par collage et vissage.
La Fig. 14 est une vue en coupe transversale d'une poutre suivant un autre mode d'exécution de l'invention. Il s'agit essentiellement d'une poutre en I comportant une membrure supérieure 1, une membrure inférieure 2 et une âme 3. L'âme 3 est ajourée par de larges ouvertures 26. La membrure supérieure 1 de cette poutre comporte un plat d'acier 27 qui est engagé dans un fourreau 6. Tout comme dans les formes d'exécution montrées aux figures précédentes, des éléments élastiques 8 et 9 sont disposés et comprimés entre le plat d'acier 27 et les faces internes du fourreau 6. Une latte de bois 28 est fixée par collage et vissage contre la face externe du pan dorsal 10 du fourreau 6. Le plancher 13 repose sur cette latte 28 et peut éventuellement y être fixé par vissage.
On notera que dans toutes les formes d'exécution de l'invention illustrées aux Fig. 1 à 13, le fourreau 6 est disposé avec la face externe de son pan dorsal 10 tournée vers l'âme 3 de la poutre et reliée à celle-ci.
Par contre, dans la forme d'exécution montrée à la Fig. 14, le dispositif amortisseur de vibrations est renversé : l'élément profilé en T est disposé avec la partie qui correspond à la barre verticale du T dirigée vers l'âme 3 de la poutre et reliée à celle-ci. (Dans la poutre montrée à la Fig. 14, la barre verticale du T est en fait formée par
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la partie de l'âme 3 qui est proche du plat d'acier 27).
On comprendra qu'un dispositif amortisseur disposé comme montré à la Fig. 14 peut parfaitement être adapté à une poutre avec une âme en treillis.
L'homme du métier pourra aisément concevoir de nombreuses autres variantes de réalisation de la poutre conforme à l'invention.
La présente invention a également pour objet tout élément nouveau et toute nouvelle combinaison des éléments décrits ci-dessus.