L'invention concerne des structures porteuses et
plus particulièrement les éléments en treillis
permettant d'ériger de telles structures.
Les structures porteuses en treillis se sont
imposées, en raison de leur légèreté et leurs
performances en charge remarquables, pour réaliser aussi
bien des montages permanents que des montages
provisoires.
L'usage de métaux légers comme l'aluminium permet
un gain en poids important, ce qui est particulièrement
avantageux pour des structures qui doivent fréquemment
être démontées et transportées (stands d'expositions,
tribunes pour événements divers etc.).
Un problème lié à l'emploi de ces structures réside
dans la variété énorme des possibilités qu'elles
offrent, qui réduit les possibilités de normalisation.
En conséquence, les fabricants sont amenés soit à
stocker une grande variété de pièces, ce qui demande des
grands espaces de stockage, soit à travailler à la
demande, ce qui implique une grande flexibilité en
personnel.
L'aluminium apparaít à bien des égards comme un
matériau idéal, mais dans le cas de structures en
treillis, il n'est pas dépourvu d'inconvénients. Le
soudage de pièces en aluminium doit être effectué dans
des conditions rigoureuses, faute de quoi les
assemblages offrent une résistance médiocre et une
mauvaise tenue dans le temps. La fiabilité n'étant pas
de 100%, les constructeurs doivent appliquer des
coefficients de sécurité élevés, qui augmentent et les
coûts et le poids des assemblages.
Un autre inconvénient est que le soudage est
incompatible avec une anodisation préalable des pièces.
Par ailleurs, il faudrait disposer de cuves de grandes
dimensions pour pouvoir réaliser ce traitement sur les
éléments après qu'ils ont été assemblés.
On connaít par US 3,129,493 une méthode de
fabrication pour des éléments de structures métalliques
en treillis formés de longerons et d'entretoises.
Suivant cette méthode, les entretoises sont formées
à partir d'un profilé tubulaire plié en zig-zag. Les
extrémités des entretoises sont écrasées et les sommets
de chaque angle sont soudés à leur point de contact avec
deux longerons en U. Cette méthode est limitée à des
treillis à deux dimensions, non démontables, et des
problèmes de gauchissement et de qualité d'assemblage
peuvent se présenter.
US 5,437,136 décrit également des structures en
treillis formées de deux longerons réunis par des
entretoises, les longerons présentant chacun une rainure
en C. Les entretoises présentent une section en I, dont
les flasques sont entaillées de façon à pouvoir être
insérées obliquement de façon alternée dans les rainures
en C. Ces structures sont bidimensionnelles et
entraínent rapidement un jeu important.
EP-A-0 284 122 décrit une construction à assemblage
modulaire formée de profilés verticaux présentant des
rainures longitudinales et de traverses dont les
extrémités sont munies de mâchoires verrouillables par
serrage dans les dites rainures. Ce type d'assemblage
complexe n'est ni durable ni destiné à supporter des
efforts importants.
Un but de l'invention est de mettre sur le marché
des éléments en treillis permettant de monter des
structures porteuses robustes et fiables dans le temps.
Un autre but de l'invention est d'obtenir des
structures versatiles, faciles à assembler et à
démonter.
Un autre but est de ne devoir stocker qu'un nombre
de pièces restreint pour réaliser n'importe quel type
d'assemblage.
Un autre but est que les structures ainsi réalisées
soient d'un entretien facile et offrent une bonne tenue
aux agents atmosphériques.
L'objet de l'invention est un élément d'assemblage
en treillis. Cet élément comprend au moins deux
longerons tubulaires, généralement en métal extrudé. Ils
sont disposés parallèlement, chaque longeron présentant
sur son pourtour une ou plusieurs rainures
longitudinales, chaque rainure longitudinale formant un
renfoncement à ouverture resserrée. Cet élément comprend
en outre des entretoises aptes à être engagées par
translation longitudinale dans les rainures en vis-à-vis
de deux longerons disposés parallèlement et des
tasseaux, de longueur correspondant à la distance
souhaitée entre deux entretoises. Des tasseaux sont
aptes à être engagés par translation longitudinale, en
alternance avec les dites entretoises, dans les dites
rainures. Enfin, il comprend des moyens de blocage axial
aptes à empêcher le déplacement de l'ensemble des
entretoises et des tasseaux dans les rainures.
Suivant un mode de réalisation préféré, les
entretoises sont également extrudées.
Suivant un mode de réalisation avantageux, les
moyens de blocage axial sont des vis longitudinales
vissées par exemple dans l'axe central du tube ou dans
les rainures concernées. On peut, notamment, se borner à
immobiliser les entretoises ou les tasseaux extrêmes de
l'élément.
Au moins une entretoise peut adopter la forme d'une
plaque, de façon à former la base d'un chemin de câbles
ou un support pour des éléments d'éclairage, de
sonorisation, etc.
Avantageusement, les longerons présentent, en coupe,
la forme d'une double couronne, la couronne interne se
rattachant à la couronne externe par au moins une
nervure rattachée à l'extrémité d'une ou plusieurs
rainures. Celles-ci sont espacées angulairement sur le
périmètre de la couronne externe. La couronne centrale
du longeron permet notamment l'insertion d'un élément de
fixation ou d'un moyen de blocage axial.
Dans une forme de réalisation préférée, au moins une
des extrémités axiales de l'élément en treillis porte
une pièce de raccordement qui comprend une semelle
polygonale fixée à chacun des longerons et au moins une
penture comprenant une pluralité d'yeux séparés par des
indentations de longueur correspondante, fixée le long
d'un des cotés de cette semelle.
Les semelles assument avantageusement la forme de
polygones réguliers à nombre pair de cotés et les pièces
de raccordement comprennent au moins deux pentures
disposées sur les cotés opposés de ces polygones.
Un autre objet de l'invention est une structure
porteuse formée d'éléments en treillis comme décrit ci-dessus.
D'autres particularités et avantages de l'invention
ressortiront de la description ci-après de modes de
réalisation particuliers de l'invention, référence étant
faite aux dessins annexés dans lesquels :
la Fig. 1 est une vue en perspective d'un élément
en treillis à deux longerons; la Fig. 2 est une vue éclatée de l'élément de la
Fig. 1; la Fig. 3 est une vue en perspective d'un détail du
montage d'un élément en treillis de l'invention; les Fig. 4, 5 et 6 sont des vues en perspective
interrompues d'éléments de structure à 3, 4 et 7
longerons; les Fig. 7 à 10 sont des vues en coupe et en
perspective de longerons respectivement à 1, 2, 3 et 6
rainures longitudinales; les Fig. 11 à 13 sont des vues en perspective de
diverses formes de réalisation d'éléments d'assemblage à
section triangulaire; la Fig. 14 est une vue en perspective d'une
extrémité d'un élément à 3 longerons; Les Fig. 15 à 21 sont des vues en perspective, avec
arrachement d'assemblages réalisés avec l'élément de la
Fig. 14; les Fig. 16 et 22 sont des vues éclatées de deux
assemblages d'éléments de l'invention.
La Fig. 1 montre les composants d'un élément en
treillis 1 suivant l'invention tel qu'il apparaít après
assemblage. Deux longerons tubulaires 2, formés à partir
de profilés comportant des rainures longitudinales 4,
sont disposés parallèlement. Ils sont maintenus dans
leur position relative par des entretoises 6, formant
avec l'axe des longerons un angle droit, ou par des
entretoises 8, disposées obliquement de façon alternée.
Les vues éclatées de la Fig. 2 et de la Fig. 3
montrent l'agencement de ces composants entre eux : les
extrémités 10 des entretoises 6, 8 présentent une
section transversale telle qu'elles ne peuvent être
insérées que par une translation longitudinale dans les
rainures 4 des longerons 2. L'écartement, dans le sens
axial, entre deux extrémités 10 d'entretoises 6, 8
successives est fixé lors du montage d'un élément par
l'insertion, en alternance avec chaque extrémité
d'entretoise, de tasseaux 12 de longueur correspondant à
l'écartement souhaité. Des moyens de blocage 14,
représentés à la Fig. 2 sous la forme de vis 14,
insérées dans l'axe de la rainure 4 concernée, assurent
le verrouillage des différents composants 2, 6, 8, 12
entre eux. Les vis axiales 14 sont ici montées seulement
de part et d'autre des entretoises extrêmes 6 d'un
élément, bloquant ainsi en une seule opération
l'ensemble des composants 6, 8, 12.
La Fig. 3 montre plus en détail un assemblage de
différents composants et permet de mieux comprendre leur
fonctionnalité et leur mode d'interaction dans la
résistance aux sollicitations imposées.
Les rainures 4 présentant une ouverture 16
resserrée, empêchant, dès qu'ils y ont été insérés, tout
mouvement des entretoises 6, 8 aussi bien que des
tasseaux 12 dans le sens radial. Les rainures 4
présentent en outre une section en boutonnière ou en
"trou de serrure" qui, en conjonction avec le profil
correspondant des extrémités 10 des entretoises 6, 8
prévient tout mouvement angulaire relatif.
La section de ces extrémités 10 est comparable à
celle d'une clé dont le panneton serait tourné vers le
corps de l'entretoise 6, 8.
Partant de cette extrémité 10, deux ailettes 20 se
projettent obliquement de part et d'autre du corps 18 de
l'entretoise 6, 8. Lors du montage, ces ailettes 20,
sont insérées dans des rainures secondaires 22 disposées
de part et d'autre de l'ouverture 16 d'une rainure 4. Du
fait de l'inclinaison des ailettes 20, toute traction
relative entre un longeron 2 et une entretoise 6,8
tendra à reserrer l'ouverture 16 de la rainure 4
concernée, ce qui est particulièrement avantageux dans
le cas de matériaux ductiles.
Les Fig. 4 à 6 montrent différentes formes que
peuvent prendre les éléments de l'invention en
multipliant le nombre de rainures 4 des longerons 2. Des
exemples de sections de profilés utilisés pour les
longerons 2 correspondants sont représentés sur les Fig.
7 à 10.
Des éléments d'assemblage à trois longerons 2,
comme représenté à la Fig. 4, représentent, du point de
vue mécanique, une solution très intéressante pour
obtenir des structures à la fois légères et résistantes.
On peut bien sûr utiliser pour chaque élément
d'assemblage des longerons 2 comportant plus de rainures
longitudinales 4 qu'il n'est nécessaire (l'élément de la
Fig. 4 peut aussi être monté à partir de longerons à six
rainures comme montré à la Fig. 10).
Un tel choix dépend de la politique de
standardisation et de stockage que l'on souhaite
adopter.
En effet, au contraire des éléments porteurs
utilisés dans la technique actuelle, les éléments 1 de
l'invention sont aisément démontables et leurs
composants peuvent être réutilisés sur-le-champ pour
d'autres configurations. Par ailleurs, la qualité de
l'assemblage fait que, sauf destruction physique, les
composants ne perdent rien de leur solidité ni de leur
compatibilité à l'assemblage au cours d'une telle
succession de manipulations.
Tout élément abímé ou faussé en raison de
sollicitations anormales est aisément repérable au
montage et le matériau en est facilement recyclable.
Comme il a été expliqué plus haut, l'assemblage et
la solidarisation des différents composants est réalisée
sans la moindre soudure et avec un minimum d'altération
des surfaces en contact. En conséquence, il n'y a aucun
inconvénient à procéder dès les premiers stades de la
fabrication à une passivation ou une anodisation
systématique de tous les composants, dont les profilés
entrant dans l'assemblage. Ce traitement prolonge
considérablement la vie des pièces, tant mécaniquement
qu'esthétiquement. Tous les composants d'un élément,
même assemblé à partir de composants provenant de
fabrications successives, gardant pratiquement leur
aspect "neuf".
Comme on le constate sur les Fig. 7 à 10, les
profilés tubulaires à partir desquels les longerons sont
formés comprennent avantageusement, outre leur couronne
externe 24, une couronne centrale 26 qui permet la
fixation d'éléments de raccord, d'embouts, etc., à
l'extrémité des longerons 2.
Une ou plusieurs nervures radiales 28 relient cette
couronne centrale 26 à la couronne externe 24 ou au fond
du profil d'une rainure 4, accroissant la résistance à
la flexion du profilé dans le sens des sollicitations
les plus courantes ; elles facilitent par ailleurs
l'extrusion des profilés.
Les Fig. 4, 11, 12, 13 illustrent une série de
possibilités offertes par l'élément de l'invention.
Les variantes représentées partent toutes d'une
base identique, soit un élément porteur à trois
longerons 2.
L'emploi de différents modèles d'entretoises rend
ces éléments à même d'exercer dans une structure des
fonctions très différentes.
En se référant à la Fig. 3, on constate que les
entretoises 6, 8 présentent un épaississement à chaque
extrémité 10. Il n'apparaít donc a priori pas possible
de réaliser ces pièces 6, 8 par extrusion. Il faudrait
donc faire appel au moulage ou à l'usinage, procédés
discontinus et relativement onéreux.
Dans l'invention, ce problème est résolu de façon à
la fois économique et élégante : les entretoises sont
bel et bien extrudées, mais dans le sens transversal par
rapport à leur extension. Elles sortent donc de la
machine d'extrusion sous forme de plaques. Ces plaques
sont découpées dans le sens transversal en une multitude
de bandes de largeur appropriée. Cette découpe peut se
faire transversalement, de façon à obtenir des
entretoises droites 6,ou obliquement, de façon à obtenir
des entretoises 8 formant avec les longerons un angle
déterminé.
Ce mode de fabrication permet à la fois une grande
liberté et une standardisation poussée, et ce avec un
minimum de déchets de matière première.
En outre, on peut produire à la demande, plutôt
qu'un classique treillis, des faces partiellement
fermées, comme montré à la Fig. 11, en produisant des
entretoises de grande largeur 29, en forme de plaque. De
tels éléments peuvent assumer dans une structure
assemblée, outre leur rôle porteur au sein de
l'armature, celui de chemins de câbles voire, grâce à
des découpes judicieuses 30, de support d'accessoires
tels que des spots ou des haut-parleurs.
A la Fig. 12, une des faces de l'élément comporte
uniquement des entretoises droites 6, ce qui permet de
s'en servir comme d'une échelle intégrée dans une
structure. L'arête supérieure de chaque échelon 6 est
coiffée par un profilé en Π qui le raidit et en
augmente la surface d'appui.
Il est également possible de réaliser des éléments
partiellement fermés, tels que des colonnes
fonctionnelles ou décoratives (voir Fig. 13) en faisant
appel aux entretoises en plaques.
Le montage et le démantèlement d'une structure
formée d'éléments suivant l'invention sont rendus
extrêmement aisés par des éléments de raccord
spécifiques développés pour ces éléments, en
l'occurrence, les pièces d'extrémité 34.
Une de ces pièces d'extrémité 34 est visible sur la
Fig. 14. Elle comprend une semelle 36 qui s'étend en
substance dans un plan perpendiculaire à l'axe des
longerons 2.
Des vis 38 engagées dans les couronnes centrales 26
fixent la semelle 36 à chaque longeron 2.
La pièce d'extrémité 34 assure ici le blocage
général des entretoises 6 et des tasseaux 12 des trois
longerons 2.
Une découpe 30, ici de forme circulaire, ménagée
dans la semelle 36 permet le passage de câbles et allège
le poids de l'élément en treillis 1.
La semelle 36 a globalement une forme polygonale,
en l'occurrence un carré.
Sur deux des côtés opposés de la semelle 36 sont
montées des pentures 40 ; les yeux 41 de ces pentures
sont alignés latéralement et en avant de la semelle 36,
sur sa face opposée aux longerons 2.
Les figures 15 à 19 illustrent différents modes
d'assemblages rendus possibles par la pièce d'extrémité
34 des éléments 1 de l'invention.
La Fig. 15 montre deux éléments 1 aboutés. Pour
opérer une telle jonction, on rapproche l'une de l'autre
les semelles 36 des deux éléments à solidariser, les
pentures 40 de chaque pièce d'extrémité 34 étant
alignées parallèlement à leurs homologues, jusqu'à ce
que les axes de leurs yeux respectifs coïncident, les
yeux 41 de l'une engrenant à ce moment dans les
indentations 42 de l'autre. L'introduction de broches
43 dans les yeux 41 imbriqués verrouille l'assemblage de
façon rapide et efficace.
La Fig. 18 montre la jonction de deux éléments 1
concourants, les pentures 40 des pièces d'extrémité 34
étant disposées parallèlement les unes aux autres.
Une broche 43 est introduite dans les 41 alignées
des deux pentures 40 disposées sur les cotés des deux
semelles 34 venant en contact.
Les deux pentures 40 distales sont reliées l'une à
l'autre par des pièces de raidissement 44, en
l'occurrence des joues ou équerres triangulaires 44.
Le choix de l'angle formé par les éléments 1 est
virtuellement illimité : il dépend de l'angle au sommet
46 des équerres 44, lesquelles sont fabriquées à la
demande. Ces équerres 44, généralement pourvue de
raidisseurs 48, peuvent du reste être confectionnées à
partir de tôles métalliques embouties.
La Fig. 17 montre une variante d'assemblage à angle
droit de deux éléments 1 : les semelles 36 sont
disposées de façon à ce que leurs pentures 40
respectives soient perpendiculaires entre elles. Les
pièces d'extrémité 34 sont ensuite réunies par deux
équerres 44 munies elles aussi, sur les côtés adjacents
à leur angle au sommet, de pentures 40. Quatre broches
43 assurent le verrouillage de cet assemblage.
La forme carrée de la semelle 36 permet de relier
des éléments en treillis 1 à trois longerons 2 tant
pointe-à-pointe que base-à-base ou pointe-à-base, comme
cela est visible aux Fig. 18 et 19.
Les Fig. 20 et 21 illustrent une des propriétés
avantageuses des éléments en treillis 1 de l'invention,
à savoir la possibilité de faire concourir vers un même
noeud d'une structure une pluralité d'éléments porteurs 1
sans qu'il en résulte une quelconque difficulté
d'assemblage. Comme c'est le cas aux Fig. 15 et 16, les
pièces d'extrémités 34 sont orientées de façon à ce que
les pentures 40 correspondantes aient leurs axes
parallèles.
On notera qu'il n'est pas nécessaire que les
semelles 36 de deux éléments 1 accolés aient des
dimensions rigoureusement identiques, pour autant que la
longueur des yeux 41 et des indentations 42 de leurs
pentures 40 respectives soit compatible. Il est donc
possible (voir Fig. 22) d'assembler dans une même
structure des éléments en treillis 1 dont le nombre de
longerons 2 ou la longueur des entretoises 16, 18
diffère.