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Il Perfectionnements aux poutrelles du. type Zorès."
La présente invention est relative à certains perfec- tionnements apportés eux poutrelles en forme de fers Zorès ayant des moments de résistance égaux ou sensiblement égaux suivant l'axe des x et celui des y. Par profilés en forme de fers Zorès on entend tout profilé à gouttière pourvu d'ailes, dont les moments de résistance suivant l'axe des x et celui des y ne différent pas sensiblement, par exemple de plus de 50%. Les âmes de ces profilés peuvent être délimitées par des surfaces planes ou courbes. En général il est préférable qu'elles soient délimitées par des surfaces planes.
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Les profilés en forme de fers Zorès se sont révélés cornue étant très utilespour la construction des galeries de mines. On a proposé à l'origine, pour la construction de tels profilés, de donner aux segments emboîtés la même section trapézoïdale de laminage, mais pour que deux segments ayant le même profil de laminage puissent s'emboîter l'un dans l'autre, il fallait que les âmes du profilé aient des parois relativement minces et un grand angle d'ouverture ( par exem- ple 20 ). On pouvait alors empêcher le profilé mâle de pé- nétrer trop profondément dans le profilé femelle en interpo- sant entre eux, dans le fond de la gouttière, des cales rigi- des ou élastiques.
Liais cornue on craignait que sous l'effet des efforts à supporter, de tels profilés à grand angle d'ouverture, dé- limités par des parois minces, baillent trop fortement, il y a longtemps qu'on a abandonné un tel mode de construction et on en est venu à employer pour de telles poutrelles deux profils de laminage différents: un profil intérieur et un profil extérieur. Cela a permis de donner aux âmes une plus forte épaisseur et un angle d'ouverture plus faible, de façon à supprimer les risques de bâillement.
La présente invention a pour objet de réaliser une poutrelle qui to@t en évitant le risque de bâillement, per- mette d'employer des segments emboîtés ayant le même profil de laminage. L'invention repose sur cette constatation qu'on obtient un profilé avantageux et simple à laminer, possédant des propriétés statiques favorables, tout en excluant le ris- que de bâillement, par la combinaison des caractéristiques suivantes: a. - Les segments qui s'emboîtent dans le même sens par leurs extrémités et qui sont entretoîsés entre eux, ont le même profil de laminage; les âmes minces délimitent un angle d'ouverture considérable.
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b.- Les ailes des profilés emboîtes prennent appui entre elles sur toute leur surface ou sur des portions de ces surfaces ;
lahauteur des ailes dans la région d'appui étant augmentée de façon telle qu'entre les fonds des pro- filés subsiste une distance prédéterminée.
Les différents éléments de l'invention sont connus en soi; l'invention réside uniquement dans leur combinaison.
L'angle d'ouverture, formé par les âmes, peut varier entre 15 et 45 , utilement entre 20 et 30 et de préférence entre 22 et 25 .
Du fait que, suivant la caractéristique b.-, les ailes des profilés emboîtés portent l'une sur l'autre, on peut li- miter la profondeur de pénétration du profilé mâle dans le profilé femelle à une valeur telle qu'on évite en effet le coincement des profilés. Le plus simple est de faire porter les ailes sur la totalité de la surface.
On peut réaliser le principe de la caractéristique b.- au moyen d'ailes courtes mais hautes dont la hauteur est au moins le double de l'épaisseur du fond du profilé. Bien que cette forme donnée aux ailes paraisse statiquement moins avan- tageuse que l'emploi classique jusqu'à ce jour d'ailes larges de faible hauteur, on n'observe cependant pas, dans le cas du profilé suivant l'invention, de diminution des valeurs statiques, surtout si l'on augmente légèrement la hauteur du profilé. Quoi qu'il en soit, l'invention aboutit à un profilé qui à poids égal, possède des propriétés statiques meilleures que celles des meilleurs profilés à deux profils différents connus jusqu'à ce jour.
Vis-à-vis de ce- dernier mode de construction, le profilé suivant l'invention possède non seu- lement l'avantage de moments de résistance plus grands par rapport aux deux axes d'inertie principaux ( x et y ), mais la résistance contre la torsion et le bâillement est consi- dérablement augmentée.
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Il est connu, dans le cas d'une poutrelle composée de deux profils de laminage différents, de faire porter les ailes des profilés encastrés l'un dans l'autre de façon qu'il existe un écart entre les fonds des profilés. Cependant ce profilé ne possède aucune des autres caractéristiques de l'invention et dans ce cas les avantages de l'invention ne sont pas atteints.
Il est particulièrement avantageux que l'épaisseur des âmes délimitées par des surfaces sensiblement planes diminue légèrement à partir des ailes en direction du fond.
Ces âmes prennent alors une forme de coin, qui, même en te- nant compte des tolérances de laminage, assure une portée uniforme entre les surfaces des âmes des profilés emboîtés l'un dans l'autre.
Une utilisation particulière du nouveau profilé est son emploi sous forme de segments cintrés pour la construc- tion des galeries de mines; les segments se recouvrent à leurs extrémités en certains points et sont reliés par des raccords de façon telle que, lorsqu'une certaine charge maxi- mum est dépassée, ils glissent télescopiquement l'un dans l'autre.
Le profilé suivant l'invention s'utilise également pour tous les autres usages lors de .constructions souteraines . du aériennestelles Que la, construction de tunnels, mâts, voûtes etc.. Dans certaines de ces applications les poutrelles sont placées bout à bout et réunies par des éclisses. Dans ces cas, le profilé suivant l'invention, présente l'avantage que l'éclis- se peut avoir le même profil de laminage de façon que la con- struction en question présentera aux points de raccord les marnes valeurs statiques qu'en dehors de ceux-ci.
Un autre domaine d'utilisation du profilé suivant l'in- vention, est la construction d'étançons de mines, comprenant les éléments intérieurs et les éléments extérieurs.
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Le profilé peut être exécuté en différentes matières, par exemple en acier ou métaux légers. De préférence le pro- filé sera laminé, mais il est également possible d'employer d'autres méthodes de fabrication ( étirage, pressage etc..).
Diverses formes de réalisation de la présente invention ont été représentées, à titre explicatif mais non limitatif, dans les dessins ci-annexés, dans lesquels:
La fig.l est une coupe d'un profilé.
Les figs. 2 et 3 montrent 1'emboîtement des profilés; la fig. 2 dans une position intermédiaire et la fig.3 dans la position finale.
Les figs. 4 à 14 représentent plusieurs possibilités d'exécution des ailes du profilé.
Les figs. 15 et 16 représentent l'utilisation des pro- filés lors de la construction des galeries de mines en vue latérale et une coupe à travers le raccord.
Dans toutes les formes de réalisation représentées, 1 désigne les âmes des profilés, 2 les fonds et 3 les ailes, x - x et y - y désignent les axes d'inertie, désigne l'an- gle d'ouverture délimité par les âmes du profilé.
Les figs. 1 à 3 représentent un profilé dans lequel les âmes 1 font entre elles un angle d'ouverture de 22 ; les segments emboîtés l'un dans l'autre, suivant la fig.2, ont le même profil de laminage. Comme on peut le voir d'après la fig. 3, les profilés, dans leur position de service, repo- sent l'un sur l'autre par leurs ailes 3, et cela, non seule- ment sur toute leur largeur mais aussi sur toute la longueur correspondant au recouvrement. La hauteur h des ailes est, dans le cas représenté, à peu près le double de l'épaisseur d des fonds 2 des profilés.
Les âmes des profilés vont en s'amincissant depuis les ailes jusqu'au fond, de sorte que dans la position suivant la fig.2 il se produit un interstice en forme de coin x qui se ferme lorsque le profilé mâle continue à s'enfoncer ( fig.3 ).
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Comme on peut le voir d'après la fig.3, le profilé mâle porte sur le profilé femelle sur toute la longueur de son âme 1.
De larges congés sont prévus au raccordement entre l'âme et le fond.
Bien entendu, rien n'empêche de donner au fond du profilé une forme différente, par exemple celle d'un toit ou une forme courbe.
L'exemple ci-après permettra de mettre en lumière les résultats obtenus grâce à l'invention.
Tour un profilé suivant les @igs. 1 à 3, ayant un poids de 21 kg. par mètre, on peut atteindre un moment d'inertie de environ 61 cm3 pour l'axe x et de environ 68 cm3 pour l'axe y, tandis que la résistance au bâillement et à la tor- sion est double de celle des profilés en fers Zorès utilisés précéderaient. Il estévident que les valeurs statiques peuvent varier dans de larges proportions suivant les changements ap- portés aux profilés.
Suivant la fig.4, les faces extérieures 4 des ailes 3 des profilés sont convexes et les faces intérieures 5 sont concaves. De cette manière, dans la région des ailes, le pro- filé femelle est embrassé et guidé par le profilé mâle.
Suivant les figs. 5 et 6, les ailes 3 sont pourvues, de distance en distance, sur leurs faces extérieures, de bos- sages 6 par lesquels les ailes portent l'une sur l'autre.
Suivant les figs. 7 et 8, ces bossages 6 sont prévus sur le côté intérieur des ailes du profilé.
Suivant les figs. 9 et 10, les ailes sont pourvues sur leur surface extérieure, de nervures 7 qui s'engagent dans des rainures correspondantes 8 prévues sur leur surface in- térieure.
Alors que suivant les figs. 9 et 10 ces nervures et rainures ont une section trapézoïdale, les figs. 11 et 12 montrent qu'elles peuvent avoir une section semi-circulaire.
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Au lieu: de réaliser les nervures comme le montrent les figs. 9 à 12, on peut également n'en prévoir que sur l'une des faces de l'aile et conserver pour l'autre face la forme plane. On peut également prévoir des nervures sur les deux faces.
Dans le cas du mode d'exécution suivant les figs.
13 et 14, les nervures 11 se trouvent sur la face intérieure de l'aile alors que la face extérieure est pourvue d'une rainure correspondante 12.
Quel que soit le mode d'exécution, il y a intérêt à ce que la section totale des deux ailes soit à peu près égale à la section du fond du profilé.
Les figs. 15 et 16 montrent schématiquement une forme d'application de la réalisation du profilé pour la construc- tion des galeries de mines. La réalisation suivant l'exemple, consiste en un cadre en trois serments, qui se recouvrent à leurs extrémités en z et qui sont entretoîsés par une éclisse de coincement 13 et un étrier 14 de façon telle, que les seg- ments puissent glisser télescopiquement l'un dans l'autre lorsque leur résistance à l'effort est dépassé, de cette mani- ère la construction devient élastique. A chaque point de re- couvrement sont prévus deux raccords. Le nombre de ces raccords ainsi que leur réalisation peut être quelconque. Il est égale- ment possible d'exécuter ces raccords de façon telle, qu'une des extrémités libre d'un des profilés ne puisse pas se déta- cher de l'autre profilé.
Les raccords peuvent être rigides ou élastiques, suivant leur mode d'utilisation.
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i e v e n d i c e. -t i o n s .
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It Improvements to the joists of the. Zores type. "
The present invention relates to certain improvements made to them beams in the form of Zores irons having equal or substantially equal moments of resistance along the x axis and that of the y axis. By profiles in the form of Zorès irons is meant any gutter profile provided with wings, the moments of resistance of which along the x axis and that of the y axis do not differ appreciably, for example by more than 50%. The webs of these profiles can be delimited by flat or curved surfaces. In general it is preferable that they are delimited by flat surfaces.
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The sections in the form of Zorès irons have proved to be retort, being very useful for the construction of mine galleries. It was originally proposed, for the construction of such profiles, to give the nested segments the same trapezoidal rolling section, but so that two segments having the same rolling profile can fit into each other, the webs of the profile had to have relatively thin walls and a large opening angle (eg 20). It was then possible to prevent the male profile from penetrating too deeply into the female profile by interposing between them, in the bottom of the gutter, rigid or elastic wedges.
Liais retort it was feared that under the effect of the forces to be supported, such profiles with a large opening angle, delimited by thin walls, would yawn too strongly, a long time ago that such a method of construction was abandoned. and it has come to use for such joists two different rolling profiles: an inner profile and an outer profile. This made it possible to give the cores a greater thickness and a lower opening angle, so as to eliminate the risk of yawning.
The object of the present invention is to provide a beam which, while avoiding the risk of yawning, makes it possible to use nested segments having the same rolling profile. The invention is based on this finding that an advantageous and easy to roll profile is obtained, having favorable static properties, while excluding the risk of yawning, by the combination of the following characteristics: a. - The segments which fit together in the same direction by their ends and which are interlaced with each other, have the same rolling profile; the thin cores define a considerable opening angle.
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b.- The wings of the interlocking profiles bear against each other over their entire surface or on portions of these surfaces;
the height of the wings in the bearing region being increased in such a way that between the bottoms of the profiles there remains a predetermined distance.
The various elements of the invention are known per se; the invention lies solely in their combination.
The opening angle formed by the cores can vary between 15 and 45, usefully between 20 and 30 and preferably between 22 and 25.
Due to the fact that, according to characteristic b.-, the flanges of the nested profiles bear on each other, the depth of penetration of the male profile into the female profile can be limited to a value such that it is avoided by jamming effect of the profiles. The easiest way is to have the wings cover the entire surface.
The principle of characteristic b.- can be achieved by means of short but high wings, the height of which is at least twice the thickness of the bottom of the profile. Although this shape given to the wings appears statically less advantageous than the conventional use to date of wide wings of low height, however, in the case of the profile according to the invention, no reduction is observed. static values, especially if the profile height is slightly increased. Be that as it may, the invention results in a section which, for the same weight, has better static properties than those of the best sections with two different profiles known to date.
With respect to the latter method of construction, the profile according to the invention not only has the advantage of greater moments of resistance with respect to the two main axes of inertia (x and y), but the resistance against twisting and yawning is considerably increased.
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It is known, in the case of a beam composed of two different rolling profiles, to have the flanges of the profiles embedded in one another so that there is a gap between the bottoms of the profiles. However, this profile does not have any of the other characteristics of the invention and in this case the advantages of the invention are not achieved.
It is particularly advantageous that the thickness of the webs delimited by substantially flat surfaces decreases slightly from the wings towards the bottom.
These webs then take on a wedge shape, which, even taking into account the rolling tolerances, ensures a uniform bearing between the surfaces of the webs of the profiles nested in one another.
A particular use of the new profile is its use in the form of bent segments for the construction of mine galleries; the segments overlap at their ends at certain points and are connected by couplings so that, when a certain maximum load is exceeded, they slide telescopically into one another.
The profile according to the invention is also used for all other uses during underground .constructions. aerials That the construction of tunnels, masts, vaults etc. In some of these applications the joists are placed end to end and joined by fishplates. In these cases, the profile according to the invention has the advantage that the fishplate can have the same rolling profile so that the structure in question will present at the connection points the static values as outside. of these.
Another field of use of the profile according to the invention is the construction of mine props, comprising the interior elements and the exterior elements.
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The profile can be made of different materials, for example steel or light metals. Preferably the profile will be rolled, but it is also possible to use other manufacturing methods (drawing, pressing etc.).
Various embodiments of the present invention have been shown, by way of explanation but not limitation, in the accompanying drawings, in which:
The fig.l is a section of a profile.
Figs. 2 and 3 show the interlocking of the profiles; fig. 2 in an intermediate position and FIG. 3 in the final position.
Figs. 4 to 14 show several possible embodiments of the profile wings.
Figs. 15 and 16 show the use of the profiles in the construction of the mine drifts in side view and a section through the fitting.
In all the embodiments shown, 1 designates the webs of the profiles, 2 the bottoms and 3 the wings, x - x and y - y designate the axes of inertia, designates the opening angle delimited by the webs of the profile.
Figs. 1 to 3 represent a profile in which the webs 1 form an opening angle of 22 between them; the segments nested one inside the other, according to fig.2, have the same rolling profile. As can be seen from fig. 3, the sections, in their service position, rest on each other by their wings 3, and this, not only over their entire width but also over the entire length corresponding to the overlap. The height h of the wings is, in the case shown, approximately double the thickness d of the bottoms 2 of the profiles.
The webs of the profiles go thinning from the wings to the bottom, so that in the position according to fig. 2 there is a wedge-shaped gap x which closes when the male profile continues to sink (fig. 3).
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As can be seen from fig. 3, the male profile bears on the female profile over the entire length of its web 1.
Large fillets are provided at the connection between the core and the bottom.
Of course, nothing prevents giving the bottom of the profile a different shape, for example that of a roof or a curved shape.
The example below will highlight the results obtained by virtue of the invention.
Turn a profile following the @igs. 1 to 3, weighing 21 kg. per meter, a moment of inertia of about 61 cm3 for the x-axis and about 68 cm3 for the y-axis can be achieved, while the resistance to yawning and twisting is double that of steel profiles. Zores irons used would precede. It is obvious that the static values can vary widely depending on the changes made to the profiles.
According to fig.4, the outer faces 4 of the wings 3 of the profiles are convex and the inner faces 5 are concave. In this way, in the region of the wings, the female profile is embraced and guided by the male profile.
According to figs. 5 and 6, the wings 3 are provided, from distance to distance, on their outer faces, with bumps 6 through which the wings bear one on the other.
According to figs. 7 and 8, these bosses 6 are provided on the inner side of the profile wings.
According to figs. 9 and 10, the wings are provided on their outer surface with ribs 7 which engage in corresponding grooves 8 provided on their inner surface.
While according to figs. 9 and 10 these ribs and grooves have a trapezoidal section, figs. 11 and 12 show that they can have a semi-circular section.
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Instead of: making the ribs as shown in figs. 9 to 12, it is also possible to provide only on one side of the wing and keep the planar shape for the other side. Ribs can also be provided on both sides.
In the case of the embodiment according to figs.
13 and 14, the ribs 11 are located on the inner face of the wing while the outer face is provided with a corresponding groove 12.
Whatever the embodiment, it is advantageous for the total section of the two wings to be approximately equal to the section of the bottom of the profile.
Figs. 15 and 16 schematically show one form of application of the production of the profile for the construction of mine galleries. The embodiment according to the example consists of a frame made of three oaths, which overlap at their ends in z and which are braced by a wedging bar 13 and a stirrup 14 so that the segments can slide telescopically. 'into each other when their resistance to stress is exceeded, in this way the construction becomes elastic. Two connectors are provided at each point of overlap. The number of these connections as well as their realization can be any. It is also possible to make these connections in such a way that one of the free ends of one of the profiles cannot become detached from the other profile.
The fittings can be rigid or elastic, depending on how they are used.
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