Charpente de construction préfabriquée pour la construction de bâtiments La présente invention se rapporte à une charpente de construction préfabriquée agencée de manière à fournir des panneaux destinés à être assemblés ,pour constituer les éléments qui composent un bâtiment complet, les quels éléments comprennent les murs, les planchers, les poutres, les piliers et le toit.
Selon :l'invention, la charpente est caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs éléments de ferme intercon nectés entre eux, chaque élément de ferme étant constitué par deux membrures espacées l'une de l'autre pourvues de nervures s'étendant :longitudinalement et épar une plu ralité d'éléments unitaires obliques positionnés entre et en contact de support avec lesdites nervures, une série d'éléments entretoisés reliant les fermes et fixes aux membrures respectives de celles-ci pour les interconnec ter.
Cette charpente peut être adaptée pour être utilisée dans la construction de planchers élastiques comprenant plusieurs panneaux de plancher utilisant plusieurs élé ments de fermes connectés verticalement et horizontale ment, plusieurs diagonales formées à partir d'une tige continue placée entre les nervures, les diagonales étant libres de glisser par rapport aux nervures sous les char ges appliquées.
Cette charpente peut être également adaptée pour constituer des parois de support de charge, des panneaux de plancher rigide, et dans ces cas elle comprend deux panneaux extérieurs espacés par plusieurs éléments d'entretoises intermédiaires fixés solidairement et ayant sensiblement la même longueur que les panneaux exté rieurs, chacun de ces panneaux comportant une sous- forme réticulée revêtue par une couche continue de matériaux de construction à base de ciment,
cette cou che étant calée à la sous-forme par des exsudations du matériau de revêtement qui se sont formées à .travers les ouvertures dans la sous-forme; ces panneaux composés peuvent supporter des efforts .de compression et de trac tion sensiblement plus importants que ceux que peuvent supporter les éléments d'entretoises. Les sous-.formes réticulées utilisées sont des feuilles métalliques expan sées ou des feuilles de métal déployées.
Lorsque la charpente est utilisée sous forme de pan neaux de toit, .les membrures inférieures sont :pourvues à leurs extrémités de trous correspondants à une série de trous pratiqués dans des goussets ayant une semelle d'appui, ces goussets étant prévus pour fournir un assem blage entre deux fermes successives longitudinalement suivant l'angle d'inclinaison du toit.
La charpente, objet de l'invention, peut également être utilisée sous la forme d'une structure ou ossature d'éléments de construction et dans ce cas elle est essen tiellement constituée par une série de fermes combinées en un :panneau, les membrures étant reliées horizontale ment et verticalement par des fils de faible diamètre et des sections de tôles. La ,structure résultante, sous cet aspect, présente une résistance comparable à celle d'une charpente en bois, en béton armé ou en maçonnerie.
Elle peut être également utilisée avec une disposition structu rale de :piliers et de poutres en béton armé ou en acier. En dehors de sa résistance, les caractéristiques les plus importantes de la charpente sont son poids léger et sa facilité d'installation qui permettent d'obtenir une char pente de bâtiment dans une fraction du temps exigé par des moyens classiques; il en résulte une économie de temps et une réduction des charges appliquées aux fon dations ou aux structures de charpente.
Lorsqu'on utilise cette structure dans une construc- tion en béton armé, elle devient le ( < coffrage pour le béton, en éliminant ainsi la plus grande partie de l'aspect le plus coûteux du bétonnage, à savoir .la construction des coffrages. Lorsque des sections de la structure sont remplies de béton, il en résulte des sections en béton armé ;
dans une utilisation en tant que parois pleines, du béton léger est coulé entre les panneaux extérieurs et on peut acquérir ainsi les avantages dus à l'isolation et à l'étanchéité offerte par ce matériau, tout en fournissant une résistance à la flexion, à la compression et de sup port plus importante que dans :le cas d'une maçonnerie pleine. En outre, le temps exigé -pour exécuter ce type de construction n'est qu'une fraction de celui exigé pour ériger une section équivalente du mur en maçonnerie.
Cette structure de charpente peut permettre aux con duites ou aux canalisation électriques d'être convenable ment établies à L'intérieur, ; des placages ou revêtements de différents types peuvent être appliqués à la char pente en réalisant en fait un ;panneau en sandwich. Des changements ou des modifications de dimensions peu vent être réalisés aisément et rapidement dans le travail, en ajoutant simplement des sections aux panneaux ou en retirant du panneau certaines sections.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, des for mes d'exécution préférées de la charpente, objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue fragmentaire agrandie d'une forme d'exécution de la charpente.
La fig. 2 est une vue en perspective d'un panneau agencé avec la charpente et comprenant un revêtement en feuille métallique destiné à être recouvert d'une cou che de béton.
Les fig. 3-6 sont des vues détaillées d'éléments de la structure d'un .panneau de plancher.
La fig. 7 représente une structure pour relier une assise en briques à la charpente.
La fig. 8 est une vue détaillée d'une forme d'exécu tion d'une membrure supérieure de ferme.
La fig. 9 est une vue détaillée d'un mode d'agence ment d'un élément oblique et d'éléments entretoisés sur une membrure.
La fig. 10 est un autre mode d'agencement similaire à celui de la fig. 9, mais avec une tige de renfort dans la nervure.
La fig. 11 représente une autre forme d'exécution d'une membrure au moyen de deux cornières.
La fig. 12 représente une autre forme d'exécution d'une nervure renforcée réalisée dans une tôle rigide. La fig. 13 représente un poteau de bois fixé sur une membrure de la charpente.
La fig. 14 représente deux extrémités de fermes se faisant suite longitudinalement, prenant appui sur une poutre en béton.
La fig. 15 représente une extrémité de ferme prenant appui sur un poteau constitué par des fermes en cais son à éléments obliques oroisillonnés.
La fig. 16 est une vue de la charpente agencée sous la forme d'une ferme supportant une toiture inclinée. La fig. 17 est une vue en coupe prise sur la ligne 17-17 de la fig. 16.
La fig. 18 est une vue en perspective d'un gousset à semelle utilisé pour supporter, sous une inclinaison désirée les fermes d'une toiture, La fig. 19 est une vue en coupe d'un plancher élas tique dans lequel sont employées des fermes dont les élé ments obliques ne sont pas fixés solidairement aux membrures.
La fig. 20 est une vue en coupe sur la ligne 20-20 de la fig. 19.
Les fig. 21 et 21B sont des vues en coupe d'une sec tion de mur plein en béton, illustrant l'utilisation de pan neaux sur une face. La fig. 21A est une vue détaillée d'un élément de plaque utilisé pour fixer les poteaux en bois.
La fig. 22 est une vue en coupe sur la ligne 22-22 de la fig. 3, comportant un chambranle de porte associé. La fig. 23 est une vue en coupe à travers une paroi et un plancher ou une terrasse de bâtiment.
La fig. 24 représente un agencement insonore d'un panneau horizontal ou vertical, utilisant sur l'une ou l'autre surface un fini du type plâtre ou maçonnerie.
La fig. 25 est une vue en coupe sur la ligne 25-25 de la fig. 24.
La fig. 26 est semblable à la fig. 24 et représente des poteaux pouvant être cloués et des clous isolés.
La fig. 27 est une vue en perspective d'un panneau en béton ou en maçonnerie en position horizontale.
La fig. 28 est une vue en coupe sur la ligne 28-28 de la fig. 21.
La fig. 29 est semblable à la fig. 27 et représente l'utilisation d'une latte métallique pour supporter une surface en maçonnerie et une surface cimentée.
La fig. 30 est une vue en coupe prise sur la ligne 30-30 de la fi-. 29.
Dans la fig. 1 est représentée une vue en perspec tive fragmentaire et agrandie d'un panneau de toit ou de plancher P, comprenant plusieurs fermes T, connectées verticalement et horizontalement, ayant des éléments de membrures inférieurs 1 et des éléments de membrures supérieurs 2 comprenant plusieurs nervures métalliques 3 auxquelles sont fixés, par exemple par soudure, des élé ments obliques ou diagonaux 4 et des éléments connec teurs 5.
Les éléments :de nervures 3 peuvent être conve nablement du même type général que les parties .de ner vures de profilé métallique classique, ayant une partie longitudinale 6 à section transversale semi-circulaire, reliée par des ailes 7 faisant projection vers l'extérieur auxquels sont fixés des éléments de liaison formant pont 8 et une surface de revêtement 9.
On observera que les connecteurs 5 ont une forme généralement rectangulaire, et ont des tiges 10 fixées, par exemple par soudure, aux faces opposées 11 et 11', les tiges étant fixées de manière à reposer dans les gorges 6 des nervures. Les diagonales 4 se terminent dans des parties d'extrémité parallèles, relativement courtes 12 et 12', des parties 12 étant adaptées pour se placer dans les gorges 6 des nervures en butant sur les extrémités 13 d'une des tiges 10 placées dans une gorge 6 d'une mem brane inférieure 2, des parties 12' des diagonales butant sur les extrémités adjacentes des diagonales intermédiai res complémentaires.
En plus des liaisons formant pont 8 comprenant des tiges métalliques dont les extrémités 8' sont fixées sur le dessus des ailes 7, on prévoit des tiges de renforcement 14 adpatées pour s'étendre transversa lement par rapport au panneau et sur toute sa largeur. Comme on l'a représenté, ces tiges sont soudées aux ailes 7 et 7' des membrures.
Les fermes ci-dessus décrites, combinées en un panneau ou en une section d'un mur, d'un plancher ou d'un toit, peuvent être utilisées pour fabriquer des élé ments ou composants de bâtiment de poids léger et de résistance élevée. Ces composants -de bâtiment peuvent comprendre les parties essentielles ou les charpentes décrites auxquelles sont appliqués des revêtements de divers matériaux, comprenant des matériaux à base de ciment léger ou des matières plastiques, liés aux parties essentielles pour fournir un panneau unitaire en sand wich, ayant n'importe quelle envergure et n'importe quelle largeur choisie,
ou bien les parties essentielles peu vent être complètement encastrées dans :une masse de matériau convenable. On doit noter que la construction de panneaux du type en sandwich, diffère sous beaucoup d'aspects des constructions en sandwich classiques ou connues. La construction en sandwich classique est une structure à couches multiples de revêtement liés solidai rement à une partie essentielle, ayant :une résistance relativement faible et une épaisseur comparativement grande et, dans de telles constructions, la partie princi pale de la charge est portée :par les revêtements ou peaux, la partie essentielle servant principalement de moyen de liaison et de partie rigide pour le matériau de revêtement.
La partie essentielle ou la charpente de poids léger et de résistance élevée porte la majeure partie de la charge associée aux matières plastiques ou à base de ciment de résistance relativement faible, dans les revête ments ou peaux.
Comme on l'a indiqué précédemment, les divers composants tels que les panneaux, les poutres, les piliers, les toits et analogues qui sont connectés ou intégrés dans une structure de bâtiment assemblés mettent en oeuvre, sous forme d'élément structural principal, une ferme pontée, ouverte, à résistance élevée et à faible poids, comprenant une charpente à laquelle les revêtements de surface peuvent être liés, cloués ou fixés autrement est, si on le désire, la partie essentielle ainsi construite peut sup porter les liaisons d'un composant particulier.
Dans la fig. 2, on a représenté un panneau de plan cher, de mur ou de toit, ayant un revêtement superficiel en feuille métallique 16 pour appliquer du béton, du plâtre, de la maçonnerie, ou autre matériau. La cons truction représentée est la même que celle de la fig. 1, sauf que, dans cette figure, la surface de revêtement 9 est un métal ondulé. En relation avec l'agencement de panneau représenté dans la fig. 2, on appréciera que le fond du panneau peut être formé d'un revêtement super ficiel de latte métallique ou analogue pour appliquer du plâtre ou tout autre matériau de revêtement.
Dans le cas où l'on applique à la charpente ou à la partie essen tielle un matériau pouvant être cloué, par exemple un panneau de plâtre, du contreplaqué, des sections de piè ces de bois, une paroi de mur ou un revêtement de plan cher, au lieu d'un matériau à base de ciment de poids léger ou une matière plastique, lié à la partie essentielle, on incorpore dans 'la charpente de base des poteaux en bois.
Dans la fig. 3, la diagonale 4' est sensiblement la même que les diagonales 4 des fig. 1 et 2, mais en dif fère du fait qu'elle comprend une partie décalée 17 ; de ce fait, deux diagonales 4' peuvent être placées dans les membrures supérieure et inférieure d'un élément de ferme, en recouvrement pour donner une résistance sup plémentaire à la compression.
La fig. 4 est une vue en perspective d'un panneau connecteur 18 ayant des bras 19 disposés à 90ç et des parties dépendantes 20 se terminant dans des parties d'extrémité relativement courtes 21, à angle driut par rappomt aux parties 20.
Ce connecteur est conçu pour être utilisé comme coin d'un mur de bâtiment pour fixer ensemble des unités adjacentes. La fig. 5 est une vue en perspective du connecteur de cisaillement<B>5</B> employé avec les agencements de panneaux représentés dans les fig. 1 et 2 et :la fig. 6 est une vue en perspective d'un connecteur pour maintenir des panneaux adjacents alignés et connectés.
Ce connecteur comprend une par- tic centrale 22 ayant des parties dépendantes 23 se ter- minant dans des parties d'extrémités coplanaires 23 se terminant dans des parties d'extrémités coplanaires 24.
Dans la fig. 7, on a représenté un panneau connec teur 25 pour relier une assise en briques à une structure de charpente, comprenant des éléments de fermes agencés à angle droit, une membrure commune 26 entre les membrures 27 et 28, et ayant des diagonales 29 sous forme d'une longueur continue .de tige métallique.
Au lieu d'utiliser des diagonales séparées 4 et 4' on peut utiliser une longueur continue d'une tige métallique ayant la même configuration que les diagonales combi nées des .panneaux représentés dans les fig. 1 et 2.
Dans les fig. 8-9, on a représenté des agencements différents d'éléments de membrure supérieure et de dia gonales associées. Dans la fig. 8, un élément 30 de mem brure supérieure comprend une nervure longitudinale modifiée 3' ayant un canal de forme rectangulaire 31 entre des éléments d'ailes solidaires 7', et une diagonale 32 ayant une partie placée dans le canal et fixée à celui- ci, par exemple par soudure.
On fournit une résistance supplémentaire par les tiges métalliques 33 fixées à la membrure dans les parties angulaires formées entre les faces verticales de la nervure et les ailes. La fig. 9 est une vue détaillée d'un type minimum de construction dans lequel les diagonales 32 sont soudées à une nervure en feuille métallique 34. La fig. 10 représente un agence ment semblable à celui de la fig. 9, avec une tige rectili- gne supplémentaire 35 pour renforcer la résistance.
La fig. <B>Il</B> représente l'utilisation de deux éléments angulai res 36 au lieu de la nervure en feuille métallique 34 des fig. 9 et 10. La fig. 12 est une vue détaillée d'une feuille solide de matériau 37 ayant des nervures solidaires 38 qui peuvent être utilisées de la même manière que les éléments en feuille métallique 34 des fig. 9 et 10.
La fig. 13 est une vue détaillée représentant un poteau ou chevron de bois 39 monté sur une .section pour fournir une surface pouvant être clouée.
Dans la fig. 14, la charpente 40 objet de ,l'invention, est représentée sous la forme .d'une armature pour le béton 41, ayant des panneaux horizontaux P de support de base ; l'utilisation des panneaux verticaux P' est indi quée dans la fig. 15 dans laquelle on utilise des doubles diagonales 4' du type représenté dans la fig. 3, les pan neaux verticaux supportant des panneaux horizontaux P, illustrant la capacité de support au sommet de la section représentée dans la fig. 8.
Dans les fig. 16-18 on a représenté une section de panneaux utilisée pour supporter un toit incliné. Dans cet agencement, chaque section de panneaux P comprend deux fermes ayant des diagonales 32 sous forme d'une longueur continue d'un fil ou d'une tige 32' de forme sinusoïdale, soudé à ses points de contact avec les ner vures en feuille métallique 34, les membrures supérieure et inférieure des fermes ayant des chevrons en bois 39' fixés à ces tiges pour fournir des surfaces pouvant être clouées afin de fixer aux sections de panneaux le maté riau constituant la toiture et le matériau de revêtement intérieur.
Comme on le voit dans les fig. 16 et 17, les sections de panneaux sont fixées à une console 42, mon tée au sommet d'un pilier 43 au moyen de boulons d'ancrage 44 encastrés .dans le béton 45 ou autre maté riau à .partir duquel le pilier est formé. La console com prend une semelle rectangulaire 46, un gousset central 47 perpendiculaire à la semelle (fig. 18), le gousset ayant une série de trous 48 dont -les centres se trouvent sur un arc dont le centre est au centre d'un .trou 49.
Lors de :l'érection .de la section de .panneau à utiliser pour supporter une toiture, la console 42 est glacée au sommet du pilier en béton 43, -les parties d'extrémité file tées des boulons 44 s'étendant à travers des ,trous 46' de la semelle 46, la console étant scellée au pilier en ser rant les écrous 44'.
Lorsque -la console est fixée, la sec tion de panneau P est ajustée sur le gousset 47 de manière à amener ,les trous des éléments angulaires 50, portés par les membrures inférieures, à se superposer au trou 49 pour recevoir un boulon 51 ; de ce fait, la sec tion de panneau est initialement adaptée pour un mou vement de pivotement limité.
L'inclinaison désirée du toit ayant été déterminée, la section de :panneau est pivo tée dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme on peut le voir dans la fi-. 16, jusqu'à ce que l'angle d'inclinaison des membrures inférieures des fer mes soit le même que celui choisi pour l'inclinaison de la toiture, la section de panneau est maintenue dans cette position en insérant un boulon 51' à travers les trous des deux éléments angulaires 50' correspondant à un des trous 48 du gousset 27.
Les boulons sont maintenus en position en serrant les écrous 52 sur les parties filetées 51' des boulons 51. Pour supporter ,la section de toit en position élevée fixe sous des conditions de charge déter- minées, -les extrémités d'arêtes des membrures.
sont construites et agencées pour être supportées par un pilier 53 qui peut être coulé en béton, en .utilisant comme armature, si on le désire, une charpente selon l'inven tion.
Un des emplois importants de la charpente objet de l'invention est la fabrication de planchers élastiques, par exemple un plancher pour une salle de bal, un gymnase ou une salle de récréation.
Dans les installations de cette nature, les diagonales de fermes se déplacent dans les gorges des nervures de membrure lorsque des char ges concentrées sont appliquées, en fournissant ainsi le fléchissement nécessaire pour créer ce que l'on peut appeler un plancher flottant . Des traverses en bois sont utilisées avec les membrures supérieures, sur les- quelles le plancher en bois est cloué.
Dans la fig. 19, on a représenté une vue en élévation d'une construction de plancher élastique dans laquelle les diagonales 32 sont libres de glisser dans -les limites des gorges des nervures supérieure et inférieure 54 et 55, respectivement.
Des traverses de bois 56 sont fixées à la corde supérieure pour fournir une surface à laquelle le plancher 57 peut être cloué. Comme on l'a représenté dans la fig. 20, la membrure métallique inférieure peut être encastrée dans une fondation en béton 58.
Dans la fig. 21, on a représenté une vue en coupe d'une section de paroi pleine en béton, illustrant l'utilisa- tion de panneaux .sur une face. Dans cet exemple de réalisation des poteaux de bois 56, 56', fixés aux mem brures 59 et 60 de la ferme, sont maintenus en position au moyen de plaques métalliques 61, adaptées pour être fixées par des clous 62. On emploie des doubles diago nales 63 connectées par des éléments 64 du type repré senté dans la fig. 6.
Une surface de panneau en plâtre 65 ou analogue peut être clouée aux poteaux 56, 56' et un agencement de panneaux en maçonnerie ou en béton 66 est appliqué sur la face opposée de la section de parois. Dans la fig. 21A, la plaque métallique 61 comporte une ouverture 67 pour le passage de clous 62 et une fente 68 pour lui permettre d'être placée sur un élément de liaison 8 avant de couler la section de paroi.
Dans la fig. 21B, on représente une modification de la section de paroi de la fig. 21, où l'on utilise des dia gonales uniques 69 et où le matériau de revêtement 65 et le panneau 66 sont appliqués à du béton.
Dans les fig. 22 et 23, on a représenté une vue en coupe à travers un mur, un plancher et une terrasse de bâtiment et une vue en section à travers le mur de bâti ment représentant une charpente de porte associée. Dans la fig. 22, la section de plancher 70 peut être sem blable à la construction représentée dans les fig. 1 et 2 et est supportée sur des panneaux verticaux P' du type représenté dans les fig. 14 et 15, ces panneaux étant supportés sur des fondations 71.
La paroi extérieure du bâtiment peut être revêtue de briques 72, des assises du revêtement étant reliées à la charpente au moyen de con necteurs du type représenté dans la fig. 7. On compren dra que la paroi intérieure du bâtiment puisse être pour vue de matériau de revêtement désiré, adapté pour être cloué ou fixé autrement au panneau et que la section de plancher ou de toit 70 peut être pourvue d'un plafond. Un panneau de porte 73 peut être fixé à la section de parois par n'importe quel moyen, par exemple, en pro longeant les parties tournées vers l'intérieur 74 et en les clouant aux poteaux.
Dans les fig. 24 et 25, on représente un agencement insonore pour un panneau horizontal ou vertical, employant un fini en plâtre ou en maçonnerie 65, sur l'une ou l'autre face. Dans cet exemple de réalisation, les membrures sont recouvertes d'un matériau d'isolation convenable 75, sous forme de lattes fibreuses ou analo gues, et les parties des diagonales 32, qui sont normale ment en contact métal sur métal avec les membrures, sont enfermées dans un élément de manchon 76 en caoutchouc ou autre matière élastomère.
Les manchons sont maintenus en position sur .les diagonales au moyen de membrures 77. Dans la fig. 26, on a représenté un panneau horizontal ou vertical ayant une surface en plâ tre ou en maçonnerie 65 sur chaque face et employant des poteaux cloués 56 pourvus d'un joint en caoutchouc 78, adapté pour reposer sur la nervure 34 d'une des membrures. Les clous 62' utilisés pour maintenir la pla que 61 en position sont isolés des poteaux et de la pla que métallique 61 au moyen .de rondelles 79.
Dans les fig. 27 et 29, on a représenté des construc tions de panneaux modifiées dans lesquelles la partie essentielle de renforcement 80 est formée d'un métal ondulé de faible épaisseur sur lequel sont fixés des fils transversaux et des tiges transversales 81.
Un matériau 82 à base de ciment peut être appliqué aux bords supé rieurs et aux surfaces de la partie essentielle. L'agence ment de .panneau représenté dans la fi-. 29 est sembla ble à celui représenté dans .la fig. 30, mais en diffère en ce qu'un revêtement superficiel de latte métallique 83 est prévu pour appliquer du béton, du plâtre, de la maçon nerie ou autre matériau. Dans ces deux constructions modifiées, on prévoit que les panneaux doivent être pré fabriqués à l'usine plutôt que sur l'emplacement de tra vail.
Les panneaux du type décrit ci-dessus peuvent être utilisés avec les sections de parois solides en béton, repré sentées dans les fig. 21 et 21a.
The present invention relates to a prefabricated construction frame arranged to provide panels intended to be assembled, to constitute the elements that make up a complete building, which elements include walls, floors, beams, pillars and roof.
According to: the invention, the frame is characterized in that it comprises several truss elements interconnected with one another, each truss element being constituted by two ribs spaced apart from each other provided with ribs extending: longitudinally and apart from a plurality of oblique unit elements positioned between and in support contact with said ribs, a series of braced elements connecting the trusses and fixed to the respective frames thereof to interconnect them.
This frame can be adapted for use in the construction of resilient floors comprising several floor panels using several truss elements connected vertically and horizontally, several diagonals formed from a continuous rod placed between the ribs, the diagonals being free. to slide in relation to the ribs under the applied loads.
This frame can also be adapted to constitute load support walls, rigid floor panels, and in these cases it comprises two outer panels spaced by several intermediate strut elements fixed integrally and having substantially the same length as the outer panels. several, each of these panels comprising a reticulated sub-form coated with a continuous layer of cement-based building materials,
this layer being wedged to the subform by exudations of the coating material which have formed through the openings in the subform; these composite panels can withstand stresses .de compression and traction significantly greater than those that can withstand the spacer elements. The cross-linked sub-.forms used are expanded metal sheets or expanded metal sheets.
When the frame is used in the form of roof panels, the lower chords are: provided at their ends with holes corresponding to a series of holes made in gussets having a bearing flange, these gussets being provided to provide an assembly blockage between two successive trusses longitudinally following the angle of inclination of the roof.
The frame, object of the invention, can also be used in the form of a structure or frame of construction elements and in this case it is essentially constituted by a series of trusses combined in one: panel, the frames being connected horizontally and vertically by small diameter wires and sheet metal sections. The resulting structure, in this aspect, exhibits a strength comparable to that of a wooden, reinforced concrete or masonry frame.
It can also be used with a structural arrangement of: pillars and beams in reinforced concrete or steel. Apart from its strength, the most important characteristics of the frame are its light weight and its ease of installation which allow to obtain a building sloping tank in a fraction of the time required by conventional means; this saves time and reduces loads applied to foundations or structural structures.
When this structure is used in a reinforced concrete construction, it becomes the formwork for the concrete, thus eliminating most of the more expensive aspect of concreting, namely the construction of the forms. When sections of the structure are filled with concrete, the result is reinforced concrete sections;
in use as solid walls, lightweight concrete is poured between the exterior panels and thus the advantages due to the insulation and waterproofing offered by this material can be gained, while providing flexural strength, resistance to compression and greater support than in: the case of solid masonry. In addition, the time required to complete this type of construction is only a fraction of that required to erect an equivalent section of the masonry wall.
This frame structure may allow conduits or electrical conduits to be suitably established inside,; veneers or coatings of various types can be applied to the sloping tank, in effect making a sandwich panel. Changes or modifications of dimensions can be made easily and quickly in the job, by simply adding sections to panels or removing certain sections from the panel.
The accompanying drawing illustrates, by way of example, preferred embodiments of the frame, object of the invention.
Fig. 1 is an enlarged fragmentary view of an embodiment of the frame.
Fig. 2 is a perspective view of a panel arranged with the frame and comprising a coating of metal foil intended to be covered with a layer of concrete.
Figs. 3-6 are detailed views of structural elements of a floor panel.
Fig. 7 shows a structure for connecting a brick base to the frame.
Fig. 8 is a detailed view of one embodiment of a truss top chord.
Fig. 9 is a detailed view of an arrangement of an oblique element and braced elements on a frame.
Fig. 10 is another mode of arrangement similar to that of FIG. 9, but with a tie rod in the rib.
Fig. 11 shows another embodiment of a frame by means of two angles.
Fig. 12 shows another embodiment of a reinforced rib made from a rigid sheet. Fig. 13 shows a wooden post fixed to a frame member.
Fig. 14 shows two ends of trusses following each other longitudinally, resting on a concrete beam.
Fig. 15 shows one end of a farm resting on a post formed by sound box trusses with oroisillonné oblique elements.
Fig. 16 is a view of the frame arranged in the form of a truss supporting a sloping roof. Fig. 17 is a sectional view taken on line 17-17 of FIG. 16.
Fig. 18 is a perspective view of a flange gusset used to support, at a desired inclination, the trusses of a roof, FIG. 19 is a sectional view of an elastic floor in which trusses are used, the oblique elements of which are not integrally fixed to the frames.
Fig. 20 is a sectional view on line 20-20 of FIG. 19.
Figs. 21 and 21B are sectional views of a solid concrete wall section, illustrating the use of panels on one face. Fig. 21A is a detailed view of a plate member used to secure the wooden posts.
Fig. 22 is a sectional view on line 22-22 of FIG. 3, comprising an associated door frame. Fig. 23 is a sectional view through a building wall and floor or terrace.
Fig. 24 shows a soundproof arrangement of a horizontal or vertical panel, using on either surface a plaster or masonry type finish.
Fig. 25 is a sectional view on line 25-25 of FIG. 24.
Fig. 26 is similar to fig. 24 and depicts nailable posts and insulated nails.
Fig. 27 is a perspective view of a concrete or masonry panel in a horizontal position.
Fig. 28 is a sectional view on line 28-28 of FIG. 21.
Fig. 29 is similar to fig. 27 and shows the use of a metal lath to support a masonry surface and a cemented surface.
Fig. 30 is a sectional view taken on line 30-30 of the fig. 29.
In fig. 1 is shown a fragmentary and enlarged perspective view of a roof or floor panel P, comprising several T trusses, connected vertically and horizontally, having bottom chord members 1 and top chord members 2 comprising several metal ribs 3 to which are fixed, for example by welding, oblique or diagonal elements 4 and connector elements 5.
The elements: of ribs 3 can be suitably of the same general type as the parts of ribs of conventional metal profile, having a longitudinal part 6 with a semi-circular cross section, connected by wings 7 projecting outwards to which attached are connecting bridge elements 8 and a covering surface 9.
It will be observed that the connectors 5 have a generally rectangular shape, and have rods 10 fixed, for example by welding, to the opposite faces 11 and 11 ', the rods being fixed so as to rest in the grooves 6 of the ribs. The diagonals 4 terminate in parallel, relatively short end portions 12 and 12 ', portions 12 being adapted to fit into the grooves 6 of the ribs, butting against the ends 13 of one of the rods 10 placed in a groove. 6 of a lower mem brane 2, parts 12 'of the diagonals abutting on the adjacent ends of the complementary intermediate diagonals.
In addition to the links forming a bridge 8 comprising metal rods whose ends 8 'are fixed to the top of the wings 7, there are provided reinforcing rods 14 adapted to extend transversely with respect to the panel and over its entire width. As has been shown, these rods are welded to the flanges 7 and 7 'of the frames.
The above described trusses, combined in a panel or a section of a wall, floor or roof, can be used to fabricate building elements or components of light weight and high strength. These building components may comprise the essential parts or the frames described to which are applied coatings of various materials, including light cement-based materials or plastics, bonded to the essential parts to provide a unitary sand wich panel, having any wingspan and any chosen width,
or else the essential parts can be completely embedded in: a mass of suitable material. It should be noted that the construction of sandwich type panels differs in many respects from conventional or known sandwich constructions. Conventional sandwich construction is a multi-layered cladding structure integrally bonded to an essential part, having: relatively low strength and comparatively large thickness, and in such constructions the main part of the load is carried by: coatings or skins, the essential part serving mainly as a connecting means and a rigid part for the coating material.
The high strength, light weight essential part or frame carries most of the load associated with relatively low strength plastics or cementitious materials in coatings or skins.
As previously indicated, the various components such as panels, beams, pillars, roofs and the like which are connected or integrated into an assembled building structure implement, as a main structural element, a open, high strength, low weight, decked truss comprising a frame to which the surface coverings can be bonded, nailed or otherwise fastened is, if desired, the essential part so constructed can support the bonds of a particular component.
In fig. 2, there is shown an expensive plan, wall or roof panel having a metal foil surface coating 16 for applying concrete, plaster, masonry, or other material. The construction shown is the same as that of FIG. 1, except that in this figure the coating surface 9 is a corrugated metal. In relation to the panel arrangement shown in fig. 2, it will be appreciated that the bottom of the panel may be formed from a surface coating of metal lath or the like for applying plaster or other coating material.
In the event that a nailable material, for example plasterboard, plywood, sections of timber, a wall wall or a plan covering, is applied to the frame or main part. expensive, instead of a light weight cement-based material or plastic, bonded to the essential part, wooden posts are incorporated into the basic frame.
In fig. 3, the diagonal 4 'is substantially the same as the diagonals 4 of FIGS. 1 and 2, but differs from the fact that it comprises an offset part 17; therefore, two diagonals 4 'can be placed in the upper and lower chords of a truss element, overlapping to give additional resistance to compression.
Fig. 4 is a perspective view of a connector panel 18 having arms 19 disposed at 90c and dependent portions 20 terminating in relatively short end portions 21 at an angle driut to portions 20.
This connector is designed to be used as a corner of a building wall to secure adjacent units together. Fig. 5 is a perspective view of the <B> 5 </B> shear connector employed with the panel arrangements shown in FIGS. 1 and 2 and: fig. 6 is a perspective view of a connector for keeping adjacent panels aligned and connected.
This connector comprises a central part 22 having dependent parts 23 ending in coplanar end parts 23 ending in coplanar end parts 24.
In fig. 7, there is shown a connector panel 25 for connecting a brick base to a frame structure, comprising truss elements arranged at right angles, a common frame 26 between the frames 27 and 28, and having diagonals 29 in the form continuous length of metal rod.
Instead of using separate diagonals 4 and 4 'one can use a continuous length of a metal rod having the same configuration as the combined diagonals of the panels shown in Figs. 1 and 2.
In fig. 8-9, different arrangements of upper chord elements and associated diamonds are shown. In fig. 8, an upper membrane member 30 comprises a modified longitudinal rib 3 'having a rectangular shaped channel 31 between integral wing members 7', and a diagonal 32 having a portion placed in and attached to the channel. , for example by welding.
Additional strength is provided by metal rods 33 attached to the chord in angular portions formed between the vertical faces of the rib and the flanges. Fig. 9 is a detailed view of a minimum type of construction in which the diagonals 32 are welded to a foil rib 34. FIG. 10 shows an arrangement similar to that of FIG. 9, with an additional straight shank 35 for strength.
Fig. <B> It </B> shows the use of two angular elements 36 instead of the metal foil rib 34 of figs. 9 and 10. FIG. 12 is a detailed view of a solid sheet of material 37 having integral ribs 38 which can be used in the same manner as the foil members 34 of Figs. 9 and 10.
Fig. 13 is a detail view showing a wooden post or rafter 39 mounted on a section to provide a nailable surface.
In fig. 14, the frame 40 object of the invention is shown in the form of a reinforcement for concrete 41, having horizontal panels P of base support; the use of the vertical panels P 'is shown in fig. 15 in which double diagonals 4 'of the type shown in FIG. 3, the vertical panels supporting horizontal panels P, illustrating the supporting capacity at the top of the section shown in fig. 8.
In fig. 16-18 there is shown a section of panels used to support a sloping roof. In this arrangement, each panel section P comprises two trusses having diagonals 32 as a continuous length of sinusoidal shaped wire or rod 32 ', welded at its points of contact with the sheet ribs. metal 34, the top and bottom chords of the trusses having wooden rafters 39 'attached to these rods to provide nailable surfaces to secure the roofing material and interior sheathing material to the panel sections.
As seen in Figs. 16 and 17, the sections of panels are secured to a bracket 42, mounted on top of a pillar 43 by means of anchor bolts 44 embedded in concrete 45 or other material from which the pillar is formed. . The console com takes a rectangular sole 46, a central gusset 47 perpendicular to the sole (Fig. 18), the gusset having a series of holes 48 whose centers lie on an arc whose center is at the center of one. hole 49.
In erecting the section of .panel to be used to support a roof, the bracket 42 is glazed on top of the concrete pillar 43, the end portions threaded with bolts 44 extending through , holes 46 'of the sole 46, the console being sealed to the pillar by tightening the nuts 44'.
When the console is attached, the section of the panel P is adjusted on the gusset 47 so as to cause the holes of the angular elements 50, carried by the lower chords, to be superimposed on the hole 49 to receive a bolt 51; therefore, the panel section is initially adapted for limited pivoting movement.
Once the desired inclination of the roof has been determined, the panel section is rotated counterclockwise, as can be seen in fig. 16, until the angle of inclination of the bottom chords of the bars is the same as that chosen for the inclination of the roof, the panel section is held in this position by inserting a bolt 51 'through the holes of the two angular elements 50 'corresponding to one of the holes 48 of the gusset 27.
The bolts are held in position by tightening the nuts 52 on the threaded portions 51 'of the bolts 51. To support, the roof section in the raised position fixes under determined load conditions the ridge ends of the chords.
are constructed and arranged to be supported by a pillar 53 which can be cast in concrete, using as reinforcement, if desired, a frame according to the invention.
One of the important uses of the framework object of the invention is the manufacture of elastic floors, for example a floor for a ballroom, a gymnasium or a recreation room.
In installations of this nature, the truss diagonals move into the grooves of the chord ribs when concentrated loads are applied, thus providing the deflection necessary to create what may be called a floating floor. Timber sleepers are used with the top chords, to which the timber floor is nailed.
In fig. 19, there is shown an elevational view of a resilient floor construction in which the diagonals 32 are free to slide within the limits of the grooves of the upper and lower ribs 54 and 55, respectively.
Timber rails 56 are attached to the top rope to provide a surface to which the floor 57 can be nailed. As shown in FIG. 20, the lower metal chord can be embedded in a concrete foundation 58.
In fig. 21 is a sectional view of a solid concrete wall section illustrating the use of one-sided panels. In this exemplary embodiment, the wooden posts 56, 56 ', fixed to the members 59 and 60 of the farm, are held in position by means of metal plates 61, adapted to be fixed by nails 62. Double diago is used. terminals 63 connected by elements 64 of the type shown in FIG. 6.
A plasterboard surface 65 or the like can be nailed to posts 56, 56 'and a masonry or concrete panel arrangement 66 is applied to the opposite side of the wall section. In fig. 21A, the metal plate 61 has an opening 67 for the passage of nails 62 and a slot 68 to allow it to be placed on a link member 8 before casting the wall section.
In fig. 21B, a modification of the wall section of FIG. 21, where single diamonds 69 are used and the coating material 65 and panel 66 are applied to concrete.
In fig. 22 and 23, there is shown a sectional view through a building wall, floor and terrace and a sectional view through the building wall showing an associated door frame. In fig. 22, the floor section 70 may be similar to the construction shown in Figs. 1 and 2 and is supported on vertical panels P 'of the type shown in figs. 14 and 15, these panels being supported on foundations 71.
The outer wall of the building can be clad with bricks 72, the cladding of the cladding being connected to the frame by means of connectors of the type shown in FIG. 7. It will be understood that the interior wall of the building may be provided with a desired covering material, adapted to be nailed or otherwise secured to the panel and that the floor or roof section 70 may be provided with a ceiling. A door panel 73 may be attached to the wall section by any means, for example, by extending the inward facing portions 74 and nailing them to the posts.
In fig. 24 and 25, there is shown a soundproof arrangement for a horizontal or vertical panel, employing a plaster or masonry finish 65, on either side. In this exemplary embodiment, the frames are covered with a suitable insulation material 75, in the form of fibrous slats or the like, and the portions of the diagonals 32, which are normally in metal-to-metal contact with the frames, are enclosed in a sleeve member 76 of rubber or other elastomeric material.
The sleeves are held in position on the diagonals by means of ribs 77. In fig. 26, there is shown a horizontal or vertical panel having a plaster or masonry surface 65 on each face and employing nailed posts 56 provided with a rubber gasket 78, adapted to rest on the rib 34 of one of the frames . The nails 62 'used to hold the plate 61 in position are isolated from the posts and the metal plate 61 by means of washers 79.
In fig. 27 and 29, modified panel constructions are shown in which the essential reinforcing part 80 is formed of a corrugated metal of low thickness to which transverse wires and transverse rods 81 are fixed.
A cement-based material 82 may be applied to the top edges and to the surfaces of the essential part. The agency ment of .panel shown in the fi-. 29 is similar to that shown in .la fig. 30, but differs in that a surface coating of metal lath 83 is provided for applying concrete, plaster, masonry or other material. In both of these modified constructions, it is expected that the panels are to be pre-fabricated at the factory rather than at the work site.
Panels of the type described above can be used with the solid concrete wall sections shown in figs. 21 and 21a.