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La présente invention se rapporte à des poutrelles en bois for- mées de deux lattes de bois ayant chacune une section transversale approxi- mativement triangulaire avec un angle aigu de 20 maximum, compris de préfé- rence entre 10 et 20 . Ces lattes sont assemblées en disposant les parties pointues des lattes de façon qu'elles chevauchent dans une certaine mesure et en les collant par la surface en contact. Comme on leverra dans la sui- te, cette construction procure des avantages économiques et techniques con- sidérables.
Les dessins annexés montrent de façon schématique certaines for- mes d'exécution de la présente invention.
Fig. 1 est une coupe transversale d'une forme de poutrelle.
Fig. 2 montre comment les parties de la poutrelle peuvent être sciées dans une latte de bois rectangulaire.
Figs. 3a, 3b, et 3c montrent quelques procédés de sciage des par- ties triangulaires de la poutrelle dans un madrier rond.
Fig. 4 montre en coupe une poutrelle faite avec les parties ob- tenues suivant la Fig. 3a.
Fig. 5 est une courbe montrant les angles permettant d'obtenir le plus grand gain de surface et la plus grande économie de bois.
Fig. 6 montre comment on peut réduire, par un sciage approprié des parties de la poutrelle suivant l'invention, la tendance de la poutrelle composite à se déformer et la tendance de ses bords à s'incurver.
Fig. 7 montre une coupe d'une poutrelle suivant la Fig. 6.
Fig. 8 montre en vue de côté et en coupe deux parties de poutrelle suivant une forme d'exécution particulière, avant le collage, et
Fig. 9 est une coupe des mêmes parties de poutrelle après le collage.
Comme on peut le voir sur la Fig. l, la poutrelle comprend deux lattes de bois 1 et 2,de section transversale triangulaire, l'angle aigu pouvant varier en dessous de la limite indiquée plus haut et pouvant par exemple être un peu inférieur à 20 . Les parties pointues chevauchent et sont collées ensemble approximativement sur la moitié du côté 3, mais un chevauchement plus important ou plus faible peut être adopté. Les surfaces 4 forment les surfaces de support de la poutrelle.
Les lattes triangulaires 1 et 2 peuvent être, par exemple suivant la Fig. 2, obtenues en fendant des bois équarris, lattes, planches ou autres pièces rectangulaires du même genre, dans le sens de la longueur et approximativement suivant l'une des diagonales 6 de la section transversale.
Au lieu de fabriquer les lattes triangulaires en fendant des sections rectangulaires, on peut également les obtenir en sciant directement un madrier 7 (Fige. 3a à 3c) en lattes triangulaires. De cette façon, les sections, triangulaires forment des triangles rectangles, suivant les Figs. 3b et 3c, ou peuvent être approximativement isocèles, comme le montre la Fig. 3a.
Après avoir assemblé ces deux lattes la et 2a en une paire, on obtient une poutrelle composite dont la section transversale (voir Fig. 4) est approximativement, bien que non entièrement symétrique,par rapport à l'axe vertical médian de la poutrelle.
Les poutrelles obtenues suivant l'invention ppossèdent plusieurs avantages. Tout d'abord, il faut noter qu'elles ne consomment qu'une petite quantité de bois de construction eu égard à leur rigidité à la flexion, grâce à leur forme transversale favorable. Par exemple, à partir de deux lattes de bois de 50 x 150 mm on peut fabriquer deux poutrelles suivant l'invention qui possèdent au moins la même rigidité et la même résistance que deux rectangles consommant 50% de bois de plus que les lattes dont on a fait les poutrelles composites. Comme les poutrelles suivant l'invention ne comportent
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qu'un joint collé, elles sont d'une fabrication très simple et très économique.
Le joint collé entre les pointes des lattes triangulaires possède une grande résistance, en partie parce qu'il s'étend entre des surfaces de bois à fibres parallèles et que par conséquent les efforts internes de la surface collée disparaissent ou deviennent très faibles et en partie parce que ce joint a normalement une grande surface. En même temps, sous une charge extérieure, les forces de cisaillement du joint collé sont plus réduites que les forces qui s'exercent dans les joints collés de la plupart des types de poutrelle composite, par exemple d'une poutrelle en I. Une autre caractéristique importante des poutrelles triangulaires suivant l'invention est qu'elles offrent une prise pratiquement aussi bonne au clouage aux deux bords que des poutrelles massives ou d'un seul bloc en dépit de la quantité limitée de bois de construction qu'elles représentent.
Les poutrelles triangulaires sont aussi larges à leurs bords extérieurs que les poutrelles massives dont elles proviennent et permettent le clouage avec des clous longs, puisqu'on dispose de bois massif d'une épaisseur suffisante sur toute la hauteur de la section de la poutrelle. Comme elles consomment moins de bois, ces poutrelles sont tien plus légères que les sections massives de rigidité uniforme. Ceci facilite les manipulations, le transport etc...
Pour que les poutrelles de l'invention procurent l'économie de bois de construction, qui est le but principal de l'invention, et également pour obtenir certains autres avantages, il est très important que l'angle aigu±des lattes triangulaires 1, et 2 et/ou la, 2a soit relativement petit et maintenu dans les limites indiquées plus haut. Si cet angle aigu est trop grand, l'effet principal de l'invention (économie de bois) est perdu parce que dans ce cas, les poutrelles faites de deux sections triangulaires peuvent être remplacées par des sections massives rectangulaires moins coûteuses présentant la même section transversale ou une section transversale plus petite (c'est-à-dire consommant autant de bois ou moins de bois) que la poutrelle composite, mais plus hautes que celle-ci.
Ceci s'applique évidemment même si 1-'angle aigu est petit, mais dans ce cas, la section rectangulaire placée sur champ et ayant pratiquement la même rigidité qu'une poutrelle constituée de triangles et la même section transversale, a une largeur très faible relativement à la hauteur et ces poutrelles ne peuvent être utilisées en pratique pour cette raison. Pour des poutrelles de charpente ou des poutrelles de planchers, etc., la section de poutrelle 1 1/2" x 9" (30 x 228mm), c'est-à-dire avec un rapport latéral (rapport entre la largeur et la hauteur de la section) 1 : 6, est la section la plus réduite qu'on puisse utiliser en pratique, et pour des poutrelles de mur et analogues la même valeur minimum durapport latéral est nécessaire en pratique.
Cette limitation a pour conséquence que les poutrelles composites faites de lattes triangulaires ne peuvent être remplacées par des poutrelles rectangulaires assurant une plus grande économie de bois si l'angle aigu des lattes triangulaires tombe en dessous d'une certaine valeur. La raison pour laquelle ce rapport latéral dans le cas de poutrelles rectangulaires ne peut tomber en dessous d'un certain minimum est que la section subirait sans cela des déformations si importantes particulièrement dans le sens latéral lorsque le bois sèche, que la poutrelle ne pourrait convenir comme élément de soutien.
Ces déformations dépendent à leur tour de l'homogénéité et de l'asymétrie de la structure de la poutrelle (dépendant entre autres des cercles de croissance annuels du bois) relativement aux axes de coupe, particulièrement les variations de la déformation radiale et de la déformation tangentielle relativement aux directions des cercles de croissance du bois.
Ces diverses conditions font que les poutrelles triangulaires composites sont utiles en pratique, c'est-à-dire permettent de réaliser une certaine économie de bois de construction uniquement dans un domaine angulaire strictement limité quant aux angles aigus des lattes triangulaires.
Ce domaine peut être déterminé avec une grande exactitude.
Si on fait varier l'angle aigu [alpha] des lattes triangulaires de 0 à 60 par exemple, et qu'on se base sur une valeur limite du degré de re-
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couvrement entre les triangles de la poutrelle composite, on peut calculer pour chaque valeur de 0( une section rectangulaire sur champ ayant un rapport latéral déterminé qui possède exactement la même rigidité aux flexions que la section triangulaire composite. Si la surface transversale de ce reo- tangle est plus grande que la section triangulaire, la différence entre leurs surfaces représente évidemment le gain de surface transversale (c'est-à-dire l'économie de bois) qu'on peut obtenir en remplagant la section rectangulaire par une section de poutrelle triangulaire composite uniformément rigide.
D'autre part, si la surface du rectangle est inférieureà celle de la sec- tion de poutrelle triangulaire, la différence entre les surfaces représente la perte de surface transversale (c'est-à-dire la perte de bois) qui se pro- duit lorsqu'on remplace la section rectangulaire placée sur champ par une section de poutrelle triangulaire. La différence d F entre une surface transversale rectangulaire et celle de la section triangulaire uniformément rigide, c'est-à-dire le gain de surface (ou suivant le cas, la perte de sur- face) dans la poutrelle triangulaire peut être exprimé par la formule :
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où b x h = largeur x hauteur de la section rectangulaire initiale, qu'on suppose divisée en deux sections triangulaires.
[alpha]= l'angle aigu des sections triangulaires (tangente [alpha]= b) # = 1 : 6 = le rapport latéral pratique le plus réduit pour la section rectangulaire servant de comparaison et possédant la même rigidité que la poutrelle triangulaire. Ce rapport latéral correspond, au point de vue économie de bois, au rapport le plus favorable de la section rectangulai- reo
Une valeur positive de # F se traduit par un bénéfice, c'est-àdire que la surface transversale de la poutrelle triangulaire est inférieure à celle d'une section rectangulaire uniformément rigide; une valeur négative, d'autre part, signifie une perte.
La formule indiquée ci-dessus s'applique moyennant certaines hypothèses théoriques, à savoir
1) Que les deux moitiés de la section rectangulaire initiale sont découpées exactement suivant la diagonale, de sorte que les sections partielles forment des triangles exacts.
2) Que les pertes de sciage sont négligées.
3) Que dans l'assemblage de la poutrelle composite, les sections' triangulaires chevauchent sur un tiers de leur hauteur initiale, minimum nécessaire pour que l'âme de la poutrelle possède une rigidité latérale satisfaisante pour sa section.
On obtient la courbe reproduite sur la Fig. 5 en représentant graphiquement # F. La courbe de # F a des valeurs positives entre [alpha]= 0 et 1 * 31 , et des valeurs négatives pour [alpha]> 31 . En d'autres termes, la section de.poutrelle triangulaire correspond à un gain de surface (économie de bois de construction) pour les valeurs théoriques de 0( inférieures à 31 , et à une perte de surface (perte de bois) pour les valeurs théoriques de. 0( supérieures à 31 .
Toutefois, én pratique, les conditions indiquées ci-dessus ne sont pas entièrement remplies. Pour des raisons techniques de sciage, là section rectangulaire est normalement découpée en s'écartant légèrement de la diagonale. Les pertes de sciage ne peuvent être évitées dans le débitage' normal et les sections triangulaires doivent, pour des raisons pratiques, chevaucher sur un tiers à la moitié de la hauteur initiale de la section.
Tous ces écarts des hypothèses théoriques provoquent individuellement une réduction de la valeur limite [alpha], entre la partie positive et la partie
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négative de la courb3. Normalement, cette réduction, due à des raisons pratiques, représente de 5 à 7%. La valeur limite de l'angle [alpha] applicable en pratique serait donc de 25 environ. Pour des valeurs de [alpha] inférieures à cette valeur limite, la-section triangulaire combinée assure donc une économie de bois de construction, si on la compare à une section rectangulaire uniformément rigide, tandis que pour des valeurs de l'angle aigu 0( supérieures à cette valeur limite, ladite section combinée n'entraîne qu'une perte de bois.
La courbe de la Fig. 5 montre également pour quels angles ai- gus o( on obtient le gain de surface le plus élevé et la plus grande économie de bois, Il ressort clairement de cette courbe, dont les ordonnées sont directement proportionnelles au gain de surface et/ou à l'économie de bois, que le plus grand gain de surface est obtenu dans des poutrelles triangulaires combinées où [alpha] = environ 10 , mais jusqu'à une valeur de 0( voisine de 20 , le gain de surface est relativement important. D'autre part, 0(ne peut être trop aigu, parce que même la poutrelle triangulaire serait alors trop étroite ou aurait une rigidité latérale trop réduite. Pour cette dernière raison, il n'est pas indiqué de donner à [alpha] une valeur de beaucoup inférieure à 10 .
L'angle aigu le plus favorable pour les sections triangulaires de poutrelles triangulaires combinées suivant l'invention est donc compris entre 10 et 20 .
Cependant, l'ordre de grandeur de l'angle aigu des sections triangulaires combinées indiquées ci-dessus est également importantpour d'autres raisons que celle de l'économie des bois de construction. On a trouvé entre autres que le collage des poutrelles composites est simplifié dans une grande mesure si l'angle aigu 0( est réduit et de l'ordre de 10 à 20 .
Cette valeur de l'angle est très voisine de l'angle de frottement entre deux surfaces de bois enduites de colle. Si l'angle aigu est petit, des lattes triangulaires suivant l'invention peuvent être 'collées sous une pression perpendiculaire à la hauteur de la poutrelle composite sans que la surface du joint oblique glisse et sans que des agencements compliqués soient nécessaires pour équilibrer ce glissement. En d'autres mots, et en principe, le collage peut s'effectuer de la même façon simple que pour deux planches rectangulaires posées à plat. On a trouvé également que la limite indiquée pour l'angle aigu donne à lapoutrelle composite une valeur limite très favorable du point de vue de l'asymétrie.
Outre l'économie de bois de construction réalisée, les poutrelles de l'invention présentent encore certains avantages sur les sections massives rectangulaires. Un de ces avantages est la possibilité de faire équilibrer la tendance des poutrelles composites à se déformer par des éléments de poutrelle triangulaires pris dans différentes sections rectangulaires. On y arrive en formant les poutrelles composites de lattes triangulaires prises de deux sections rectangulaires différentes et en collant ensuite les lattes triangulaires par paires en combinaisons telles que les directions dans lesquelles les lattes ont tendance à fléchir (courbure sectionnelle) soient inversées.
De cette façon les lattes triangulaires qui forment ensemble une poutrelle acquièrent pendant le séchage des tendances à se déformer qui s'équilibrent mutuellement, de sorte que la section composite reste droite et sans déformation en dépit du fait que les éléments de cette section se seraient séparément déformés.
Ce phénomène est représenté sur la Fig. 6. Des sections rectangulaires 9, 10 situées symétriquement des deux côtés du centre d'un madrier approximativement circulaire sont débitées d'un tronc. Les anneaux de croissance sont orientés de fagon asymétrique dans chacune des sections 9 et 10 relativement aux lignes des symétries des sections partielles. A cause de ce manque d'homogénéité du bois, les sections partielles 9 et 10 peuvent avoir tendance au séchage, à s'incurver latéralement suivant les lignes pointillées 9a, 10a. La même tendance se manifeste pour les triangles individuels 9b, 9c et 10b, 10c respectivement.. qui peuvent être obtenus
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par division des sections partielles 9, 10, et la direction dans laquelle la courbure se produit est indiquée sur la fig. 6 par les signes courbes.
Suivant l'invention, les parties triangulaires 9b et 10c sont mutuellement combinées pour former une poutrelle composite et les sections triangulaires
9c et lOb forment une autre poutrelle. Après la déformation due au sécha- ge, ces poutrelles prennent la forme représentée avec exagération pour une des poutrelles sur la Fig. 7.. En dépit des déformations, les bords 11, 12 des poutrelles restent parallèle s,ce qui n'est pas le cas pour une poutrel, le rectangulaire massive, dont les bords correspondants s'inclinent l'un vers l'autre après séchage. Il est inutile d'insister sur l'avantage que présente ce fait dans l'emploi des poutrelles en construction.
Ce qu'on a dit plus haut s'applique même lorsque les sections triangulaires sont,sciées suivant la fig. 3b. Dans ce cas toutefois, les extrémités de deux des lattes triangulaires doivent être interverties pour qu'elles puissent être combinées avec les deux autres. Cette interversion peut, en combinaison avec un choix approprié de la direction de la diagona- le de sciage, êtremise à profit pour équilibrer les forces dé déformation, particulièrement celles qui causent les déformations latérales d'un bout à l'autre de la poutrelle.
Le fléchissement longitudinal qui se produit souvent dans la cas de poutrelles massives peut être éliminé dans une grande mesure dans les poutrelles composites suivant l'invention. Un procédé simple consiste à dé- couper des encoches 13, Figo 8, dans les extrémités pointues des sections triangulaires 1, 2.
Après assemblage des sections triangulaires (Fig. 9), les encoches forment des trous 14 traversant de part en part le milieu de la section de la poutrelle Ces trous peuvent être utilisés comme prises pour transporter facilement les poutrelles, et permettent également d'introduire des coins grâce auxquels la base large de chaque section triangulaire peut être pressée avant collage contre un certain nombre de supports 14 placés en ligne droite et des deux côtés de la poutrelle, qui servent en même temps à déterminer la hauteur totale de la section massive.
On appli- que alors une pression aux joints à coller jusqu'à ce qu'ils aient fait prise, après quoi les sections triangulaires conservent leur profil extérieur rectiligne en étant mutuellement réunies et en coopérant comme une seule section massive.
La déformation longitudinale des poutrelles massives ordinaires est un inconvénient considérable parce qu'elle doit souvent être compensée dans les charpentes et analogues par des préparations manuelles coûteuses qui consistent à découper et à appliquer de petites pièces de bois pour remplir la courbe du profil de la poutrelle. Le procédé suivant l'invention, qui élimine cet inconvénient de façon simple est donc un autre avantage technique en faveur des poutrelles composites de l'invention.
L'invention n'est pas limitée aux formas d'exécution qui ont été représentées et décrites mais peut être modifiée de différentes maniérée sans s'écarter de son principe.
REVENDICATIONS. la Poutrelle en bois caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison deux lattes de bois dont chacune a une section transversale approximativement triangulaire avec un angle aigu égal à 28 au maximum, les pointes de ces lattes chevauchant enpartie et étant collées par la surface de contact à chevauchement.