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Toiture auto-porteuse pour halls.
La présente invention est relative à une toiture auto- porteuse pour halls à grande portée, toiture qui,suivant.les conditions en plan des surfaces à recouvrir, consiste en un corps creux en tôles, jouant le rôle de poutres ou en plusieurs de ces corps placés à côté les uns dès autres.
Des travaux antérieurs des demandeurs ont conduit à une forme de toiture dans laquelle les. corps creux sont des arcs, cintrés transversalement au sens de portée, qui sont consti- tués de tôles ondulées ou-profilées se supportant d'elles-mê- ' mes, dont les ondulations ou les profils sont disposés paral-
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lèlement à la portée. Les ondulations ou les profils ménagés dans les tôles servent à assurer la stabilité du corps creux et, en particulier, à empêcher la formation d'un ventre local et de coudes. Ces toitures auto-porteuses que l'on pourrait appeler 'tarcs doublement cintrés" présentent une série d'avantages parmi lesquels on ne citera que le faible poids de construction et l'augmentation de stabilité.
Des recherches ultérieures ont montré que l'on ne peut utiliser que rarement la grande puissance portante des "arcs doublement cintrés" et que l'on n'en met à profit toute l'économie que pour des portées de 100 mètres et plus. La présente invention a, en conséquence, pour but, de réaliser une toiture autoporteuse qui, même pour des portées plus faibles, présente les mêmes avantages avec, en même temps, une constructign encore plus simple. Elle part pour cela de l'idée de base du mode de construction ci-dessus décrit, consistant à choisir, comme carapace pour le corps creux, des tôles ondulées parallèlement au sens de portée principal, mais en utilisant à la place des arcs, des corps creux qui fonctionnent comme poutres.
Une caractéristique essentielle de l'invention consiste en ce que la carapace de tôle des différentes poutres creuses n'est ondulée et profilée pour obtenir la sécurité contre les ventres et les coudes, que dansla zone des tensions de compression, tandis que dans la zone des tensions de traction elle consiste en tôles lisses.
Comme, dans les toitures selon l'invention, la résistance des tôles de la toiture est utilisée complètement aussi comme support, les tôles peuvent avoir également des sections très minces. Mais lorsque ces tôles, conformément à la caractéristique de l'invention ci-dessus mentionnée, sont disposées sous forme de tôles lisses dans la partie du corps creux travaillant à la traction, elles peuvent se gauchir sous l'action des efforts de cisaillement.
Conformément à une autre caractéristique de
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.1'invention, on évite cela, grâce à ce que les tôles sont également ondulées dans la zone où elles travaillent à la traction, la hauteur des ondulations étant cependant plus faible qu'aux endroits où elles travaillent à la compression,
D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de quelques exemples de réalisation, faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique de côté d'une toiture selon l'invention.
Les figures 2 et 3 sont des coupes de cette toiture suivant les lignes I-I et II-II de la figure 1, respectivement.
La figure 2a représente une variante de la'figure 2.
Les figures 4 et 5 représentent deux sectigns transver- sales, d'une autre forme de réalisation du corps creux, faites de même au milieu.et au voisinage de l'appui.
La figure 6 est une coupe longitudinale schématique d'ure autrevariante.
Les figures 7 et 8 sont deux coupes faites suivant les lignes VII-VII et VIII-VIII de la figure 6.
La figure 9 est une vue en perspective de corps creux placés à coté les uns des autres, appliqués au cas d'un hangar d'aviation.
La figure 10 représente une toiture montée sur quatre appuis.
Les figures 11 et 12 sont des coupes de cette toiture faites suivant les lignes XI-XI et XII-XII de la.figure 10.
La figure 13 représente la surface des moments de la toiture représentée sur la figure 10.
Les figures 14, 15 et 16 représentent des formes de réalisation des ondulations que peut comporter la carapace de tôles suivant 1' invention.
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La figure 1 représente, comme forme de realisation de l'invention, une toiture faite de plusieurs corps creux placés à côté les uns des autres et de forme sensiblement semi-cylindrique. Sur les figures 2 et 3, on a représenté deux coupes différentes d'une poutre creuse de ce genre. La carapace de t8- les de la poutre est lisse aux endroits où elle travaille à la traction, tandis qu'aux endroits où elle travaille à la compression, elle a la forme profilée 2, A la place du profil représenté, on peut utiliser n'importe quelle forme d'ondulations ou de nervures assurant une sécurité suffisante contre les coudes et les ventres. Sur les figures 14 à 16, on a représenté quelques formes de réalisation que peut présenter la carapace de tôle.
Lorsqu'il est fait mention ici d'ondulations ou de profils, ces expressions ne doivent pas être considérées comme limitatives d'une forme particulière de section des tôles. Les systèmes raidisseurs 3 disposés à certains intervalles et qui servent uniquement à. assurer la forme de la poutre creuse et non comme charpente peuvent avo'ir une forme quelconque en treillis, en cadres ou en tôles planes.
La compréhension de l'idée de l'invention nécessite quelques considérations statiques : Dans le calcul habituel de poutres à parois pleines, laminées ou soudées, de section sensiblement en forme d'I, les sections sont choisies de façon que les tensions de traction et de compression aient la même grandeur, auquel cas l'axe neutre se trouve sensiblement au milieu de la poutre. Ce mode de calcul est compréhensible lorsque l'on songe que la plupart des matériaux métalliques utilisés doivent être soumis de la même façon à la traction et à la compression. Or, la présente invention est relative à une toiture autoporteuse dans laquelle la carapace de tôles assurant la couverture doit être utilisée en totalité comme porteur.
La carapace de t8les auto-
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porteuses peut cependant, dans le cas de la toiture selon l'invention, être très mince car le corps creux représenté a un pou- voir porteur très élevé. Avec des sections minces de ce genre, la supposition indiquée ci-dessus que les zones travaillant à la traction et à la compression sont soumises de la même façon à d-es efforts n'est plus vraie car les tôles, dans la partie où. elles travaillent à la compression, sont soumises àu danger de formation de ventres et de coudes.
Ainsi qu'on le sait, la sécurité contre la formation de ventres'et de coudes de tôles travaillant à la compression est égale au quotient de la tension critique de formation.. de ventres et de coudes par la force de compression régnant dans la section.
Par contre, la sécurité pour des tôles travaillant à. la. traction- est égale au quotient de la résistance à la rupture par la force de traction. régnant dans la section.' Or, la résistance à la rupture est sensiblement plus grande que la résistance critique à la formation de ventres et de coudes et, par suite, il en résulte, de façon évidente, l'avantage de la caractéristique de 1' invention qui consiste à onduler ou profiler les tôles aux endroits où elles sont soumises à. la compression de façon à augmenter la résistance à. la formation de ventres et-de coudes et, par contre, à. u.tiliser des tales. lisses là où elles. travaillent à la traction.
Comme on l'a dit ci--dessus, dans le cas d'une. toiture suivant l'invention,. les. tales. peuvent avoir une section très faible. or, en tant que carapace de la poutre creuse, elles sont souemises, non seulement à des forces de compression et de traction, mais encore à des efforts de cisaillement. Ces efforts peuvent conduire à. ce que , aux endroits qui travaillent à la traction, les tôles se gauchissent lorsqu'elles, sont lisses.
En conséquence, conform.ément à. une autre caractéristique de l'invention, les. tôles sont munies d'ondulations même aux endroits
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où elles. travaillent à la traction, mais cependant, la hauteur de ces ondulations est plus faible, que là où les tôles travaillent à la compression. On a représenté sur la figure 2a cet exemple de réalisation de l'invention.
Pour faciliter la compréhen- sion, on a d'aborddécrit l'invention en se référant à la figure 2, mais on pourrait aussi bien considérer l'exemple de réalisation de la figure 2 comme étant le cas limite de la forme de réalisation de la figure 2a. D'après ce qui précède, il en résulte en outre une déduction sur la forme de réalisation de la poutre, aux endroits où elle travaille à la traction, qui conduit à deux autres caractéristiques importantes de l' invention.
Comme la sécurité, aux endroits où règnent des efforts de traction, dépend seulement du quotient de la résistance à la rupture par les efforts existants de flexion-traction, on peut obtenir la même sécurité lorsque l'on augmente les deux facteurs, c'est à dire : d'une part, pour augmenter la force de f lexion- traction, on déplace l'axe neutre en direction de la zone de travail à la compression et, d'autre part, on utilise une matière ayant une plus grande résistance à la rupture. Grâce au déplacement de l'axe neutre de façon qu'il se produise des efforts de traction plus élevés et des efforts de compression plus failles, on obtient, en ce qui concerne la zone de travail à la compression un nouvel avantage qui est que l'on augmente la sécurité contre la formation de ventres et de coudes.
¯On peut encore mentionner ici que la résistance à la rupture d'une matière n'a pas d'action sur la résistance critique à la formation de ventres et de coudes, de sorte qu'il serait inutile de faire les tôles en acier à plus grande résistance dans les zones de travail à la compression. Dans le cas des poutres selon l'invention, les tôles sont donc, dans la zone de travail à la traction, par exemple en un acier ayant une résistance de 52 kg/mm2 et, dans la zone detravail à la compression,
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en un acier ayant une résistance de 37 kg/mm2.
Sur les figures 4 et 5, on a représenté L'axe neutre. La distance des fibres les plus basses, soumises à. la traction par rapport à. l' axe neutre est sensiblement plus grande que celle des fibres les.plus hautes: soumises- à. la compression; l'axe neutre est donc placé dissymétriquement par rapport à. la section de la poutre.
Mais, comme pour des èff'orts différents de la toiture, l'axe neutre peut varier, dans la forme de réalisation, de la figure 4, le dernier profil 2a de la tôle est déporté,dans la zone de travail à la traction, jusqu'en dessous de l'axe neutre;
Sur les figures 4 et 5, on a représenté, en outre, 'sous les tôles lisses 6, dans la zone de travail à la traction, de petites cornières. 21 qui sont soudées. sur les tôles 6. Ces cornières servent à renforcer les tôles 6 de façon à les protéger contre les actions des efforts de cisaillement. Par conséquent, les cornières 21 replacent, dans le cas des tôles minces .2 la faible ondulation l' représentée sur la figure 2a et qui joue le même rôle.
Dans le cas de la poutre selon l'invention, les systèmes raidisseurs 3 servent uniquement à- maintenir la forme du corps creux et ne servent pas comme porteurs. En conséquence, il ne faut pas les confondre avec les fermes habituelles ou organes analogues.
Dans unepoutre reposant sur deux appuis, les efforts de flexioncompression sont donc plus élevés au milieu quevers les appuis.
Lorsque l'on veut utiliser les idées développées ci-dessus pour faire une toiture de poids minimum, on doit donc tenir compte de ces efforts variables en donnant à la tôle un profilage ou une section de dimensions variables correspondantes, suivant la longueur de la poutre. Cependant, pour des raisons de construction, ces modifications sont très coûteuses. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, elles sont rendues inutiles grâce à ce que l'on adapte la disposition des systèmes raidisseurs à l'allure des efforts de flexion-compression.
Sur la figure 6, on
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a représenté le cas où la distance e entre les différents systèmes raidisseurs 5 est de plus en plus grande à partir du milieu de la poutre, c'est à dire dans la zone où les efforts de flexioncompression sont les plus élevés, en allant vers les cotés, de façon correspondante à la diminution des efforts de flexion-compression, c'est à dire que , est la distance maximum et e8 la distance minimum.
Sur la figure 1, on voit que la hauteur de la poutre va en diminuant, de façon connue, vers les appuis. Cette réduction de hauteur permet une adaptation à lallure des tensions et per met également l'écoulement de l'eau de pluie. Elle pose, cependant, en même temps une série de problèmes spéciaux en ce qui concerne la réalisation constructive de la poutre, problèmes qui, conformément à l'invention, sont résolus de la façon suivante :
Dans la forme de réalisation des figures 2, 2a, et 3, on obtient la réduction de hauteur grâce à ce que la tôle ondulée 2 a, dans la zone de travail à la compression, pour une même largeur et un même développement, une courbure différente ; dans la coupe de la figure 3, la tôle ondulée a une courbure plus aplatie que dans le cas de la figure 2.
Les tôles travaillant à la traction, lisses ou à faible+ondulations, 1, l', conservent la même inclinaison, et la même courbure, mais, cependant, elles deviennent progressivement plus étroites .
Dans la forme de réalisation des figures 4 et 5, qui représentent deux coupes faites dans la même poutre au milieu et près des appuis, les tôles lisses eonservent, dans la zone de travail à la traction, leur inclinaison , sur toute la longueur de la poutre, mais elles sont plus larges dans le milieu. Les tôles ondulées ne sont pas en ce cas, comme dans celui des figures 2 et 3, en forme d'arcs, mais en forme de trapèzes. Les systèmes raidisseurs 4 sont en forme de treillis et la réduction de
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hauteur de la poutre s'obtient du fait que le c8té supérieur du trapèze a la même largeur sur toute la poutre, tandis que l'inclinaison des côtés 2. change. Les creux en forme de rigoles 8 ont la même largeur sur toute la longueur de la poutre.
Dans les- formes de réalisation des figures 7 à 12, la réduction de hauteur s'obtient du fait que tous les côtés du trapèze de la section de la poutre conservent la même inclinaison, mais que les tôles lisses travaillant à la traction vont progressivement en diminuant de largeur et, par suite, que les rigoles 11 vont en s'élargissant de façon correspondante vers les appuis.
Les systèmes raidisseurs 2 sont, en ce cas, des cadres soudés.
La vue en perspective de la figure 9 montre la réduction de la section trapézoïdale et la réduction de l'écartement des systèmes, raidisseurs 5. La cloison murée 12 recouvre les étais en treillis 13 représentés sur la figure 8. Le logement 14 constitue une chambre pour les portes à. coulisse. On voit en 22 des fenêtres qui peuvent aussi bien être disposées dans les murs d'appui qu'être suspendues au plafond D.
Les figures 10 à 13 représentent une forme de réalisation de l'invention dans laquelle la poutre porte sur quatre supports 15 à 18. On a représenté sur la figure 13 l'allure des moments dans ce cas. Les efforts de traction varient donc ici avec les efforts de compression sur la langueur de la poutre et, d'a- près les explications qui précèdent , on comprend sans plus que, selon l'invention, les tôles lisses doivent être disposées dans la zone des moments négatifs, dans la partie supérieure de la poutre, et dana la zone des moments positifs, dans lapartie inférieure de la poutre,
Dans les exemples de réalisation des figures 4 à 12, pour plus de simplicité,
les tôles ont été représentées comme étant lisses aux endroits où s'exercent les efforts de traction
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D'après les explications données au début au sujet des figures 1 à 3, on comprend sans plus qu'au lieu de tôles lisses, on pourrait également utiliser des tôles ondulées et que, tant que la hauteur de ces ondulations est plus faible,que celle des ondulations de la zone de travail à la compression, l'invention est mise en pratique.
Les différents raidisseurs re.présentés dans toutes les formes de réalisation servent à suspendre un plafond fermant l'espacequi se trouve au-des sus , plafond qui, sur les diff éren- tes figures, est désigné par D. Ce plafond consiste en une matière réfractaire, isolante au point de vue calorifique , de sorte que les parties porteuses du toit sont protégées contre les actions d'un feu intérieur, Comme, en outre, les plafonds isolent les parties en tôle par rapport à l'air intérieur humide, on empêche également, de ce fait, l'eau de condensation de rouiller la carapace en tôle.
Si l'on utilise les formes de réalisation ci-dessus décrites de la toiture, par exemple pour un hangar d'aviation ayant 70 ou 85 mètres de portée, on a une dimension de 4 à 5 mm. pour les tôles lisses et à arêtes. Cette épaisseur de tôle, ainsi que l'ont montré les essais effectués par l'inventeur, assure une protection à la pénétration par les bombes incendiaires, de sorte que la carapace de tôle remplit non seulement le rôle de toiture autoporteuse, mais sert en même temps comme cuirasse impénétrable. En utilisant de l'acier de bonne qualité dans la zone des efforts de traction, on augmente encore, de ce fait, la sécurité contre la pénétration.
La toiture selon l'invention.présente encore l'avantage qu'en cas de catastrophes, il n'y a plus d'organes de construction mis en danger. Par exemple si, au lieu de la poutre, on utilisait un arc, il serait nécessaire d'avoir soit des tirants, soit des appuis lourds. Dans la toiture, les tirants sont
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transformés, dans la zone de travail à la traction des tôles lisses, en une cloison, obturatrice et en économisant ces tirants ainsi que les appuis, on obtient une réduction d'envi!-on 25% de la dépense en acier.
En utilisant des poutres au lieu d'arcs, comme la flèche de la voûte est supprimée, les espaces 'libres sont plus faibles , de sorte qu'en tenant compte du plafond ré- fractaire, et calorifuge désigné par D, disposé à la partie in- férieure, l'espace à chauffer correspond à'l'espace libre comme le montrent par exemple les figures 6, 7, 8 et 9. Le mode de construction bas de hangars avec toitures selon l'invention est en outre avantageux parce que, par suite de leur faible hauteur, les hangars fabriqués selon l'invention ne gênent pas le vol des avions.
On obtient encore une simplification au point de vue du montage, car il est possible, sans utiliser d'échafaudages, de monter la toiture sur le sol. Ce montage se fait en dressant d'abord les systèmes raidisseurs ou "cloisons transversales'f et en les recouvrant alors avec les tôles, de sorte que les cloi- sons transversales elles-mêmes jouent le rôle d'échafaudages.
Les.poutres en corps creux placées les unes à côté des autres sont alors levées. séparément sur les points d'appui et descendues sur les supports.
Il est même possible en utilisant des vérins hydrauliques de soulever en bloc la toiture même sur des surfaces i.mpor- tantes;, environ 4000 mètres carrés, en une seule opération et de la descendre sur les supports.
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Self-supporting roof for halls.
The present invention relates to a self-supporting roof for large-span halls, a roof which, depending on the plan conditions of the surfaces to be covered, consists of a hollow sheet body, playing the role of beams or of several of these bodies. placed next to each other.
Previous work by applicants has led to a form of roofing in which the. hollow bodies are arcs, bent transversely to the direction of the span, which are made up of corrugated or profiled sheets supporting themselves, the corrugations or profiles of which are arranged parallel to each other.
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lely within reach. The corrugations or profiles formed in the sheets serve to ensure the stability of the hollow body and, in particular, to prevent the formation of a local belly and elbows. These self-supporting roofs which one could call “double arched tarcs” present a series of advantages among which we can only mention the low construction weight and the increased stability.
Subsequent research has shown that the high load-bearing power of "double arched arches" can only be used rarely and that the full economy is only used for spans of 100 meters and more. The present invention therefore aims to achieve a self-supporting roof which, even for smaller spans, has the same advantages with, at the same time, an even simpler construction. It starts from the basic idea of the construction method described above, consisting in choosing, as shell for the hollow body, corrugated sheets parallel to the direction of the main span, but using instead of arcs, hollow bodies that function as beams.
An essential characteristic of the invention consists in that the sheet metal shell of the various hollow beams is not corrugated and profiled to obtain the safety against the bellies and the elbows, only in the zone of the compressive tensions, while in the zone of tensile stresses it consists of smooth sheets.
As, in the roofs according to the invention, the strength of the roofing sheets is also completely used as a support, the sheets can also have very thin sections. But when these sheets, in accordance with the characteristic of the invention mentioned above, are arranged in the form of smooth sheets in the part of the hollow body working in tension, they can warp under the action of shear forces.
According to another feature of
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.1'invention, this is avoided, thanks to the fact that the sheets are also corrugated in the zone where they work in tension, the height of the corrugations being however lower than in the places where they work in compression,
Other advantages and particularities of the invention will emerge from the following description of some exemplary embodiments, made with reference to the appended drawings in which:
Figure 1 is a schematic side view of a roof according to the invention.
Figures 2 and 3 are sections of this roof along lines I-I and II-II of Figure 1, respectively.
Figure 2a shows a variant of la'figure 2.
Figures 4 and 5 show two cross sections of another embodiment of the hollow body, done in the same way in the middle and in the vicinity of the support.
FIG. 6 is a schematic longitudinal section of another variant.
Figures 7 and 8 are two sections taken along lines VII-VII and VIII-VIII of figure 6.
FIG. 9 is a perspective view of hollow bodies placed next to each other, applied to the case of an aviation hangar.
FIG. 10 shows a roof mounted on four supports.
Figures 11 and 12 are sections of this roof made along lines XI-XI and XII-XII of Figure 10.
Figure 13 shows the moment area of the roof shown in Figure 10.
FIGS. 14, 15 and 16 show embodiments of the corrugations which the shell of sheets according to the invention may have.
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FIG. 1 shows, as an embodiment of the invention, a roof made of several hollow bodies placed next to each other and of substantially semi-cylindrical shape. In Figures 2 and 3, two different sections of a hollow beam of this type have been shown. The shell of the beam is smooth at the places where it works in tension, while in the places where it works in compression, it has the profiled shape 2, instead of the profile shown, n Any form of corrugation or rib providing sufficient security against elbows and stomachs. In FIGS. 14 to 16, a few embodiments that the sheet metal shell may have has been shown.
When mention is made here of corrugations or profiles, these expressions should not be considered as limiting a particular form of section of the sheets. The stiffening systems 3 arranged at certain intervals and which are used only for. ensuring the shape of the hollow beam and not as a frame can have any shape in lattice, frames or flat sheets.
Understanding the idea of the invention requires some static considerations: In the usual calculation of solid-walled beams, rolled or welded, of substantially I-shaped section, the sections are chosen so that the tensile stresses and of compression have the same magnitude, in which case the neutral axis is located substantially in the middle of the beam. This method of calculation is understandable when one considers that most of the metallic materials used must be subjected in the same way to tension and compression. However, the present invention relates to a self-supporting roof in which the shell of sheets providing the covering must be used in full as a carrier.
The carapace of t8les auto-
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load-bearing units can however, in the case of the roof according to the invention, be very thin because the hollow body shown has a very high load-bearing capacity. With thin sections of this kind, the assumption indicated above that the zones working in tension and in compression are subjected in the same way to forces is no longer true because the sheets, in the part where. they work in compression, are subject to the danger of forming bellies and elbows.
As is known, the safety against the formation of bellies and elbows of sheet metal working in compression is equal to the quotient of the critical tension of formation of bellies and elbows by the compressive force prevailing in the section. .
On the other hand, security for sheets working at. the. tensile- is equal to the quotient of tensile strength times tensile force. reigning in the section. ' However, the tensile strength is significantly greater than the critical resistance to the formation of bellies and elbows, and hence this obviously results in the advantage of the characteristic of the invention of corrugation. or profiling the sheets where they are subjected to. compression so as to increase the resistance to. the formation of bellies and elbows and, on the other hand, to. u. use tales. smooth where they are. work in traction.
As said above, in the case of a. roof according to the invention ,. the. tales. may have a very small section. now, as the shell of the hollow beam, they are subjected not only to compressive and tensile forces, but also to shear forces. These efforts can lead to. that, in places which work in tension, the sheets warp when they are smooth.
Accordingly, in accordance with. another characteristic of the invention, the. sheets are provided with corrugations even in places
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where they. work in tension, but however, the height of these corrugations is lower, than where the sheets work in compression. This exemplary embodiment of the invention has been shown in FIG. 2a.
To facilitate understanding, the invention has first been described with reference to FIG. 2, but the example embodiment of FIG. 2 could equally well be considered as being the limit case of the embodiment of the invention. figure 2a. From the foregoing, there further results a deduction as to the embodiment of the beam, at the places where it works in tension, which leads to two other important features of the invention.
As the safety, in places where tensile forces prevail, depends only on the quotient of the tensile strength by the existing bending-tensile forces, the same safety can be obtained when the two factors are increased, it is to say: on the one hand, to increase the tensile strength, we move the neutral axis in the direction of the compression work zone and, on the other hand, we use a material with greater resistance at the breakup. By moving the neutral axis so that higher tensile forces and lower compressive forces are produced, a new advantage is obtained with regard to the compressive working area, which is that the 'We increase the safety against the formation of bellies and elbows.
¯We can also mention here that the breaking strength of a material has no effect on the critical resistance to the formation of bellies and elbows, so that it would be useless to make the steel sheets to greater resistance in the work areas to compression. In the case of the beams according to the invention, the sheets are therefore, in the tensile working zone, for example of a steel having a resistance of 52 kg / mm2 and, in the compressive working zone,
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made of a steel having a strength of 37 kg / mm2.
In Figures 4 and 5, the neutral axis is shown. The distance of the lowest fibers, subject to. traction with respect to. the neutral axis is significantly larger than that of the highest fibers: subject to. the compression; the neutral axis is therefore placed asymmetrically with respect to. the section of the beam.
But, as for different èff'orts of the roof, the neutral axis can vary, in the embodiment, of figure 4, the last profile 2a of the sheet is offset, in the tensile work zone, to below the neutral axis;
In Figures 4 and 5, there is further shown 'under the smooth sheets 6, in the tensile working area, small angles. 21 which are welded. on the sheets 6. These angles serve to reinforce the sheets 6 so as to protect them against the actions of shear forces. Consequently, the angles 21 replace, in the case of thin sheets .2 the weak corrugation l 'shown in FIG. 2a and which plays the same role.
In the case of the beam according to the invention, the stiffening systems 3 serve only to maintain the shape of the hollow body and do not serve as carriers. Accordingly, they should not be confused with the usual trusses or the like.
In a beam resting on two supports, the flexion-compression forces are therefore higher in the middle than towards the supports.
When we want to use the ideas developed above to make a roof of minimum weight, we must therefore take into account these variable forces by giving the sheet a profiling or a section of corresponding variable dimensions, depending on the length of the beam . However, for construction reasons, these modifications are very expensive. In accordance with another characteristic of the invention, they are rendered unnecessary by adapting the arrangement of the stiffening systems to the shape of the bending-compression forces.
In figure 6, we
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has shown the case where the distance e between the different stiffening systems 5 is increasingly greater from the middle of the beam, i.e. in the zone where the bending-compression forces are the highest, going towards the sides, correspondingly to the reduction in bending-compression forces, ie, is the maximum distance and e8 the minimum distance.
In FIG. 1, it can be seen that the height of the beam decreases, in a known manner, towards the supports. This reduction in height allows an adaptation to the shape of the tensions and also allows the flow of rainwater. It poses, however, at the same time a series of special problems with regard to the constructive realization of the beam, problems which, according to the invention, are solved as follows:
In the embodiment of FIGS. 2, 2a, and 3, the reduction in height is obtained thanks to the fact that the corrugated sheet 2 has, in the working zone in compression, for the same width and the same development, a curvature different ; in the section of figure 3, the corrugated sheet has a more flattened curvature than in the case of figure 2.
Tensile, smooth or low-corrugation sheets, 1, l ', maintain the same inclination and curvature, but, however, they become progressively narrower.
In the embodiment of Figures 4 and 5, which show two sections made in the same beam in the middle and near the supports, the smooth sheets maintain, in the tensile working zone, their inclination, over the entire length of the beam, but they are wider in the middle. The corrugated sheets are not in this case, as in that of Figures 2 and 3, in the form of arcs, but in the form of trapezoids. The stiffening systems 4 are in the form of a lattice and the reduction of
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The height of the beam is obtained by the fact that the upper side of the trapezoid has the same width over the whole beam, while the inclination of the sides 2. changes. The channel-shaped hollows 8 have the same width over the entire length of the beam.
In the embodiments of Figs. 7 to 12, the height reduction is obtained because all sides of the trapezoid of the beam section keep the same inclination, but the smooth tensile working sheets gradually go down. decreasing in width and, consequently, that the channels 11 widen correspondingly towards the supports.
The stiffening systems 2 are, in this case, welded frames.
The perspective view of figure 9 shows the reduction of the trapezoidal section and the reduction of the spacing of the systems, stiffeners 5. The walled partition 12 covers the lattice props 13 shown in figure 8. The housing 14 constitutes a chamber for doors to. slides. We see at 22 windows which can be placed in the supporting walls as well as suspended from the ceiling D.
FIGS. 10 to 13 represent an embodiment of the invention in which the beam bears on four supports 15 to 18. FIG. 13 shows the shape of the moments in this case. The tensile forces therefore vary here with the compressive forces on the languor of the beam and, from the foregoing explanations, it is understood without further that, according to the invention, the smooth sheets must be placed in the zone negative moments, in the upper part of the beam, and in the zone of positive moments, in the lower part of the beam,
In the embodiments of Figures 4 to 12, for simplicity,
the sheets have been shown as being smooth at the places where the tensile forces are exerted
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From the explanations given at the beginning with regard to Figures 1 to 3, we understand without more that instead of smooth sheets, one could also use corrugated sheets and that, as long as the height of these corrugations is lower, that that of the corrugations of the compression working zone, the invention is put into practice.
The various stiffeners represented in all the embodiments serve to suspend a ceiling closing off the space which is above, ceiling which, in the various figures, is designated by D. This ceiling consists of a material refractory, insulating from the calorific point of view, so that the load-bearing parts of the roof are protected against the actions of an interior fire, As, moreover, the ceilings insulate the sheet parts against the humid interior air, one This also prevents condensation water from rusting the sheet metal shell.
If the above-described embodiments of the roof are used, for example for an aircraft hangar with a span of 70 or 85 meters, there is a dimension of 4 to 5 mm. for smooth and edged sheets. This sheet thickness, as the tests carried out by the inventor have shown, provides protection against penetration by incendiary bombs, so that the sheet metal shell not only fulfills the role of a self-supporting roof, but also serves time as an impenetrable armor. By using good quality steel in the area of tensile forces, the safety against penetration is further increased.
The roof according to the invention still has the advantage that in the event of disasters, there are no longer any building components in danger. For example if, instead of the beam, an arch were used, it would be necessary to have either tie rods or heavy supports. In the roof, the tie rods are
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transformed, in the working zone to the tension of the smooth sheets, into a partition, shutter and by saving these tie rods as well as the supports, a reduction of approx! -on 25% of the steel expenditure is obtained.
By using beams instead of arches, as the arrow of the vault is suppressed, the free spaces are smaller, so that taking into account the refractory, and heat-insulating ceiling designated by D, arranged at the part lower, the space to be heated corresponds to the free space as shown for example in Figures 6, 7, 8 and 9. The low construction of sheds with roofs according to the invention is furthermore advantageous because , due to their low height, the hangars manufactured according to the invention do not interfere with the flight of airplanes.
A further simplification is obtained from the point of view of assembly, since it is possible, without using scaffolding, to mount the roof on the ground. This is done by first erecting the stiffening systems or "transverse partitions" f and then covering them with the sheets, so that the transverse partitions themselves act as scaffolding.
The hollow beams placed next to each other are then lifted. separately on the support points and lowered on the supports.
It is even possible, using hydraulic jacks, to lift the roof as a whole, even on large surfaces, about 4000 square meters, in a single operation and lower it onto the supports.