EP0282424A1 - Poutre à treillis, en bois et métal - Google Patents

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EP0282424A1
EP0282424A1 EP88420071A EP88420071A EP0282424A1 EP 0282424 A1 EP0282424 A1 EP 0282424A1 EP 88420071 A EP88420071 A EP 88420071A EP 88420071 A EP88420071 A EP 88420071A EP 0282424 A1 EP0282424 A1 EP 0282424A1
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wood
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bent
collars
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Claude Ivorra
Claude Hissler
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Robert Possani Te St Orens-De-Gameville Frankrij
Original Assignee
Possani Robert
Phenol Engineering SA
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    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/58—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements
    • E04B1/5825—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements with a closed cross-section
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
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    • E04B1/38—Connections for building structures in general
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    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
    • E04C3/292—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being wood and metal

Definitions

  • the present invention relates to a trellis beam, made of wood and metal. More particularly, this invention relates to a beam comprising two wooden frames joined to one another by a trellis of metal oblique bars.
  • the two wooden frames are joined to each other by a metal wire of sinusoidal shape.
  • the bases and tops of the "waves" formed by the metal wire are embedded and glued into the wood of the frames. Due to the small dimensions of the trellis consisting of a simple metal wire, this beam structure has poor buckling resistance. Such a beam structure can only be envisaged with dimensions and in particular reduced spans, which greatly limits its applications.
  • the realization of this type of truss is dependent on the quality of the bonding of the metal wire on the wooden frames, and from this point of view it requires very careful manufacturing therefore expensive.
  • a "wood + metal” composite beam the two wooden frames are joined to one another by lateral metal connectors, in the shape of a "V", which are applied and fixed against the lateral faces. of the two members.
  • the connectors are fixed to the members by stapling, and the mechanical properties of the beam are here dependent on the quality of the stapling.
  • the members must be made of high quality wood, therefore expensive, in particular a wood with a low knot rate.
  • Metal connectors require special preparation including a drawing operation to form the stapling pins.
  • the lateral position of the connectors does not allow a distribution of the forces transmitted over the entire width of the members, and this arrangement reduces the accessibility to the lateral faces of the members, therefore complicates the assembly operations of this type of beam with d other elements.
  • the present invention aims to eliminate all the drawbacks of the currently known embodiments.
  • the trellis in the lattice beam, in wood and metal, object of the invention, consists of a metal tube bent in a zig-zag, the successive sections of which constitute the oblique bars, the elbows of the bent metal tube having flattenings which are joined alternately to the two wooden frames by means of collars embracing, each, one of the frames and a flattened area of the metal tube bent in a zig-zag.
  • the trellis of the beam is achievable in an economical and precise manner, from a straight tube, by flattening the tube at regular intervals, then by bending this tube in a zig-zag.
  • the use of a tube makes it possible to obtain an optimal inertia for a reduced mass (the choice of the thickness of the tube influencing the inertia), as well as a distribution of the forces transmitted over the entire width of the wooden members which work in this way. homogeneously, while leaving the lateral faces of these members completely free.
  • the metal tube, bent in a zig-zag has an oval section whose largest dimension extends transversely to the general plane of the beam; the oval section facilitates the flattening operation of the tube, and it frees up maximum space for the crossing of the beam by other elements, such as pipes.
  • the flattened areas of the metal tube, bent in a zig-zag have a width substantially equal to the width of each of the frames.
  • the flattened areas of the metal tube also allow a simple mechanical connection, resistant to the "knots" of the structure, thanks to the collars which each embrace one of the frames and a flattened area of the metal tube bent in a zig -zag.
  • It may be, in particular, metal collars made for example from a strip, which are closed on themselves by a weld.
  • the welding of each collar is carried out between the ends of the two oblique bars ending in the flattened zone of the tube entwined by this collar. In this way, the welding is carried out entirely in contact with and in the vicinity of metal parts, therefore without the risk of burning the wood of the members. This welding is possible by any process, such as "laser” or "microplasma".
  • the necklaces are put in place by making local crushing of the two wooden frames.
  • the meeting of the metal tube bent in a zig-zag with the members is accompanied by a compression of the wood, locally increasing its density and its resistance.
  • the local crushing of the wood of the frames is such that the collars take place inside the initial volume of the frames, which thus retain faces without protrusion, practically smooth, facilitating the assembly of the beam to neighboring parts. In this way, a real fitting is obtained, which intimately combines the wooden parts and the metal parts.
  • the "nodes" of the truss object of the invention are preferably made, by a suitable choice of the length of the flattened areas of the tube, so that the respective axes of two oblique bars, constituted by two successive sections of the metal tube bent in a zig-zag, compete at a point located on the axis of a wooden frame, therefore on the neutral fiber of this frame.
  • the truss shown in Figure 1, comprises two frames 1 and 2 made of wood, which in the example considered are rectilinear, parallel and of the same length.
  • the two wooden frames 1 and 2 each have a rectangular section - see also Figure 2.
  • the two frames 1 and 2 are joined to one another by oblique bars 3, constituting the trellis of the beam.
  • this trellis is metallic and consists of a tube 4, bent in a zig-zag so that each straight section of this bent tube 4 constitutes one of the oblique bars 3.
  • the upper elbows of the bent tube 4 are joined to the upper wooden frame 1 by metal collars 5.
  • the lower elbows of the bent tube 4 are joined to the lower wooden frame 2 by metal collars 6.
  • the metal tube 4 has an oval section - see Figure 2.
  • the largest dimension of the oval section of the tube 4 is oriented transversely to the general plane of the beam.
  • Figures 2 and 3 show more precisely a "knot" of the beam, that is to say the part where two oblique bars 3 consecutive are joined to one of the members 2, by means of a collar 6.
  • the tube 4 has a flattening, as indicated in 7.
  • the collar 6 embraces the frame 2 and the flattened area 7 of the tube 4, which has a width substantially equal to that of the frame 2.
  • This collar 6 is closed on itself by a longitudinal weld 8, produced in its upper part between the ends of the two bars 3.
  • the width of the collar 6 corresponds to the length of the flattened area 7 of the tube 4.
  • the establishment of the collar 6 is carried out by carrying out, as indicated by arrows 9 and 10, a crimping which leads to a local crushing, on the surface, of the wooden frame 2.
  • the collar 6 takes place at the inside the initial volume of the member 2, so that in the final state of the beam member 2 retains substantially smooth faces.
  • the compression obtained by means of the collar 6 ensures the solidity of the assembly and the distribution of the forces.
  • the respective axes 11 and 12 of the two consecutive oblique bars 3 compete at a point situated on the axis 13, therefore on the neutral fiber of the frame 2.
  • the wooden and metal truss beam previously described, is applicable to the production of various structures, in particular in the field of building and civil engineering.
  • This beam can be used alone or with other similar beams, to form two-dimensional or three-dimensional structures.

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Abstract

La poutre comprend deux membrures (1,2) en bois, réunies par des barres obliques métalliques (3). Ces barres sont constituées par les tronçons successifs d'un tube métallique (4), plié en zig-zag. Les coudes du tube plié (4) présentent des aplatissements, et sont réunis alternativement aux deux membrures (1,2) par des colliers (5,6). Cette poutre s'applique à la réalisation de structures diverses.

Description

  • La présente invention concerne une poutre à treillis, en bois et métal. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à une poutre comprenant deux membrures en bois réunies l'une à l'autre par un treillis de barres obliques métalliques.
  • Des poutres composites "bois + métal" de ce genre sont déjà connues, notamment sous les deux formes suivantes :
  • Dans une première réalisation connue, les deux membrures en bois sont réunies l'une à l'autre par un fil métallique de forme sinusoï­dale. Les bases et les sommets des "ondes" formées par le fil métallique sont noyés et collés dans le bois des membrures. En raison des faibles dimensions du treillis constitué par un simple fil métallique, cette struc­ture de poutre possède une mauvaise résistance au flambement. Une telle structure de poutre n'est envisageable qu'avec des dimensions et notamment des portées réduites, ce qui en limite fortement les appli­cations. De plus, la réalisation de ce type de poutre à treillis est tribu­taire de la qualité du collage du fil métallique sur les membrures en bois, et de ce point de vue elle nécessite une fabrication très soignée donc coûteuse.
  • Dans une seconde réalisation connue de poutre composite "bois + métal", les deux membrures en bois sont réunies l'une à l'autre par des connecteurs latéraux métalliques, en forme de "V", qui sont appliqués et fixés contre les faces latérales des deux membrures. La fixation des connecteurs aux membrures est réalisée par agrafage, et les proprié­tés mécaniques de la poutre sont ici tributaires de la qualité de l'agra­fage. Ainsi, les membrures doivent être constituées en un bois de haute qualité, donc onéreux, notamment un bois avec un faible taux de noeuds. Les connecteurs métalliques nécessitent, quant à eux, une préparation particulière comprenant une opération d'emboutissage pour former les picots d'agrafage. Par ailleurs, la position latérale des connecteurs ne permet pas une répartition des efforts transmis sur toute la largeur des membrures, et cette disposition réduit l'accessibilité aux faces laté­rales des membrures, donc complique les opérations d'assemblage de ce genre de poutres avec d'autres éléments.
  • La présente invention vise à éliminer tous les inconvénients des réalisations actuellement connues.
  • A cet effet, dans la poutre à treillis, en bois et métal, objet de l'invention, le treillis est constitué par un tube métallique plié en zig-zag, dont les tronçons successifs constituent les barres obliques, les coudes du tube métallique plié présentant des aplatissements qui sont réunis alternativement aux deux membrures en bois au moyen de colliers enlacant, chacun, l'une des membrures et une zone aplatie du tube métallique plié en zig-zag.
  • Ainsi, le treillis de la poutre est réalisable d'une manière écono­mique et précise, à partir d'un tube rectiligne, en aplatissant le tube à intervalles réguliers, puis en pliant ce tube en zig-zag. Le recours à un tube permet d'obtenir une inertie optimale pour une masse réduite (le choix de l'épaisseur du tube influençant l'inertie), ainsi qu'une réparti­tion des efforts transmis sur toute la largeur des membrures en bois qui travaillent ainsi de façon homogène, tout en laissant les faces latéra­les de ces membrures entièrement dégagées. Ces résultats avantageux sont notamment obtenus en adoptant les dispositions suivantes :
        - Le tube métallique, plié en zig-zag, possède une section ovale dont la plus grande dimension s'étend transversalement au plan général de la poutre ; la section ovale facilite l'opération d'aplatissement du tube, et elle libère un maximum d'espace pour la traversée de la poutre par d'autres éléments, tels que des tuyaux.
        - Dans le cas d'une poutre avec deux membrures en bois de section rectangulaire, les zones aplaties du tube métallique, plié en zig-zag, possèdent une largeur sensiblement égale à la largeur de chacune des membrures.
  • Les zones aplaties du tube métallique permettent, par ailleurs, de réaliser une liaison mécanique simple et résistante aux "noeuds" de la structure, grâce aux colliers qui enlacent, chacun, l'une des mem­brures et une zone aplatie du tube métallique plié en zig-zag. Il peut s'agir, notamment, de colliers métalliques réalisés par exemple à partir d'un feuillard, qui sont fermés sur eux-mêmes par une soudure. De préfé­rence, la soudure de chaque collier est réalisée entre les extrémités des deux barres obliques aboutissant à la zone aplatie du tube enlacée par ce collier. De cette manière, la soudure est réalisée entièrement au contact et au voisinage de parties métallique, donc sans risque de brûler le bois des membrures. Cette soudure est réalisable par tout procédé, tel que "laser" ou "microplasma".
  • Avantageusement, les colliers sont mis en place en réalisant un écrasement local des deux membrures en bois. Ainsi, la réunion du tube métallique plié en zig-zag avec les membrures s'accompagne d'une mise en compression du bois, augmentant localement sa densité et sa résistance. De préférence l'écrasement local du bois des membrures est tel que les colliers prennent place à l'intérieur du volume initial des membrures, qui conservent ainsi des faces sans saillie, pratiquement lisses, facilitant l'assemblage de la poutre à des pièces voisines. On obtient de cette manière un véritable encastrement, qui marie intimement les parties en bois et les parties métallique.
  • Les "noeuds" de la poutre à treillis objet de l'invention sont de préférence réalisés, par un choix convenable de la longueur des zones aplaties du tube, de telle sorte que les axes respectifs de deux barres obliques, constituées par deux tronçons successifs du tube métallique plié en zig-zag, concourent en un point situé sur l'axe d'une membrure en bois, donc sur la fibre neutre de cette membrure.
  • On notera que la longueur des zones aplaties du tube doit aussi correspondre à la largeur des colliers.
  • De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé repré­sentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette poutre à treillis :
    • Figure 1 est une vue de face d'une poutre à treillis, en bois et métal, conforme à la présente invention ;
    • Figure 2 est une vue partielle en perspective, montrant un détail de la poutre de figure 1 ;
    • Figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la partie de poutre visible à la figure 2.
  • La poutre à treillis, représentée à la figure 1, comprend deux membrures 1 et 2 réalisées en bois, qui dans l'exemple considéré sont rectilignes, parallèles et de même longueur. Les deux membrures en bois 1 et 2 possèdent, chacune, une section rectangulaire - voir aussi figure 2.
  • Les deux membrures 1 et 2 sont réunies l'une à l'autre par des barres obliques 3, constituant le treillis de la poutre. Selon l'inven­tion, ce treillis est métallique et constitué par un tube 4, plié en zig-zag de sorte que chaque tronçon rectiligne de ce tube plié 4 constitue l'une des barres obliques 3. Les coudes supérieurs du tube plié 4 sont réunis à la membrure en bois supérieure 1 par des colliers métalliques 5. De même, les coudes inférieurs du tube plié 4 sont réunis à la membrure en bois inférieure 2 par des colliers métalliques 6.
  • Dans l'exemple représenté au dessin, le tube métallique 4 possè­de une section ovale - voir figure 2. La plus grande dimension de la section ovale du tube 4 est orientée transversalement au plan général de la poutre.
  • Les figures 2 et 3 montrent plus précisément un "noeud" de la poutre, c'est-à-dire la partie où deux barres obliques 3 consécutives sont réunies à l'une des membrures 2, au moyens d'un collier 6. Dans cette partie, le tube 4 présente un aplatissement, comme indiqué en 7. Le collier 6 enlace la membrure 2 et la zone aplatie 7 du tube 4, laquelle possède une largeur sensiblement égale à celle de la membrure 2. Ce collier 6 est fermé sur lui-même par une soudure longitudinale 8, réalisée dans sa partie supérieure entre les extrémités des deux barres 3. La largeur du collier 6 correspond à la longueur de la zone aplatie 7 du tube 4.
  • La mise en place du collier 6 est effectuée en réalisant, comme indiqué par des flèches 9 et 10, un sertissage qui conduit à un écrasement local, en surface, de la membrure en bois 2. Ainsi, le collier 6 prend place à l'intérieur du volume initial de la membrure 2, de sorte que dans l'état définitif de la poutre la membrure 2 conserve des faces pratiquement lisses. La compression obtenue au moyen du collier 6 assure la solidité de l'assemblage et la répartition des efforts. A ce sujet, on note que dans une disposition préférentielle, les axes respectifs 11 et 12 des deux barres obliques 3 consécutives concourent en un point situé sur l'axe 13, donc sur la fibre neutre de la membure 2.
  • La poutre à treillis en bois et métal, précédemment décrite, est applicable à la réalisation de structures diverses, notamment dans le domaine du bâtiment et du génie civil. Cette poutre est utilisable seule ou avec d'autres poutres similaires, pour former des structures bidimensionnelles ou tridimensionnelles.
  • Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette poutre à treillis qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. En particu­lier, l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention :
        - en prévoyant des membrures en bois 1 et 2 de longueurs différentes, notamment une membrure inférieure 2 plus courte pour la réalisation d'une poutre en "bateau" ;
        - en modifiant la section des membrures en bois 1 et 2, notam­ment en prévoyant pour ces membrures une section de forme générale rectangulaire avec des angles arrondis, autour desquels s'enroulent les colliers 5 et 6 qui réunissent ces membrures 1 et 2 aux zones aplaties 7 du tube métallique 4 plié en zig-zag, ce qui peut faciliter la mise en place des colliers ;
        - en modifiant la section du tube métallique 4 ou les angles d'inclinaison des barres obliques 3 formées par ce tube ;
        - en réalisant tous aménagements aux extrémités de la poutre, en vue de son appui, de son assemblage ou de son encastrement.

Claims (10)

1. Poutre à treillis, en bois et métal, avec deux membrures en bois (1,2) réunies l'une à l'autre par un treillis de barres obliques métalliques (3), caractérisée en ce que le treillis est constitué par un tube métallique (4) plié en zig-zag, dont les tronçons successifs consti­tuent les barres obliques (3), les coudes du tube métallique plié (4) pré­sentant des aplatissements (7) qui sont réunis alternativement aux deux membrures en bois (1,2) au moyen de colliers (5,6) enlaçant chacun l'une des membrures (1,2) et une zone aplatie (7) du tube métallique (4) plié en zig-zag.
2. Poutre à treillis, en bois et métal, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tube métallique (4), plié en zig-zag, possède une section ovale dont la plus grande dimension s'étend transversalement au plan général de la poutre.
3. Poutre à treillis, en bois et métal, selon la revendication 1 ou 2, avec deux membrures en bois (1,2) de section rectangulaire, caractérisée en ce que les zones aplaties (7) du tube métallique (4), plié en zig-zag, possèdent une largeur sensiblement égale à la largeur de chacune des membrures (1,2).
4. Poutre à treillis, en bois et métal, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les colliers (5,6), réunis­sant les membrures en bois (1,2) aux zones aplaties (7) du tube métallique (4) plié en zig-zag, sont des colliers métalliques fermés sur eux-mêmes par des soudures (8).
5. Poutre à treillis, en bois et métal, selon la revendication 4, caractérisée en ce que la soudure (8) de chaque collier (5,6) est réali­sée entre les extrémités des deux barres obliques (3) aboutissant à la zone aplatie (7) du tube (4) enlacée par ce collier (5,6).
6. Poutre à treillis, en bois et métal, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la longueur des zones aplaties (7) du tube (4) correspond à la largeur des colliers (5,6).
7. Poutre à treillis, en bois et métal, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les colliers (5,6) sont mis en place en réalisant un écrasement local des deux membrures en bois (1,2).
8. Poutre à treillis, en bois et métal, selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'écrasement local du bois des membrures (1,2) est tel que les colliers (5,6) prennent place à l'intérieur du volume initial des membrures (1,2).
9. Poutre à treillis, en bois et métal, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les axes respectifs (11,12) des deux barres obliques (3), constituées par deux tronçons succes­sifs du tube métallique (4) plié en zig-zag, concourent en un point situé sur l'axe (13) d'une membrure en bois (1,2).
10. Poutre à treillis, en bois et métal, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les deux membrures en bois (1,2) possèdent une section de forme générale rectangulaire, avec des angles arrondis autour desquels s'enroulent les colliers (5,6) qui réunissent ces membrures (1,2) aux zones aplaties (7) du tube métal­lique (4) plié en zig-zag.
EP88420071A 1987-02-26 1988-02-26 Poutre à treillis, en bois et métal Expired - Lifetime EP0282424B1 (fr)

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FR8703197A FR2611857B1 (fr) 1987-02-26 1987-02-26 Poutre a treillis, en bois et metal
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FR (1) FR2611857B1 (fr)
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