L'invention a trait à un noeud d'assemblage pour
structure spatiale. L'invention a également trait à une
structure spatiale et à un procédé d'assemblage d'une telle
structure comprenant un tel noeud.
Dans le domaine de la construction, il est connu de
réaliser une charpente à l'aide de poutrelles ou membrures
métalliques qui, après assemblage sur un chantier,
constituent deux nappes globalement parallèles formées de
membrures, ces nappes étant entretoisées par des poutrelles
ou membrures diagonales. Ce type de structure est connu
sous la dénomination de « structure spatiale » et peut être
mis en oeuvre de façon relativement aisée en transportant
les membrures préalablement à leur assemblage, ce qui
s'avère très pratique, alors que la structure réalisée est
globalement hyperstatique et résiste efficacement aux
contraintes mécaniques, grâce à une répartition optimisée
des efforts qu'elle subit.
Une telle structure est connue, par exemple de FR-A-2
536 775. Dans ce type de structure, il convient de prévoir
des platines d'assemblage entre les membrures ou poutrelles
des éléments unitaires de la structure, ces platines étant
soudées sur les membrures associées. Les tétraèdres
monoblocs de base de la structure doivent être transportés
en étant déjà assemblés, c'est-à-dire relativement
encombrants, ce qui limite les performances économiques
d'une telle structure.
Des noeuds d'assemblage pour structure spatiale sont,
par ailleurs, connus de FR-A-2 454 010 ou de FR-A-2 474
113. Ces noeuds ont des géométries complexes, ce qui majore
leur prix de revient. Dans la majorité des cas, ils doivent
être pré-assemblés en usine et transportés en étant
relativement encombrants jusqu'au site d'installation d'une
structure spatiale.
C'est à ces inconvénients qu'entend plus
particulièrement remédier l'invention en proposant un
nouveau noeud d'assemblage pour structure spatiale qui est
d'un usage particulièrement aisé, tout en étant économique
et en permettant une excellente répartition des efforts à
l'intérieur d'une telle structure.
Dans cet esprit, l'invention concerne un noeud
d'assemblage pour structure spatiale, cette structure
comprenant des membrures principales qui s'étendent dans au
moins deux plans globalement parallèles et des membrures
diagonales qui s'étendent entre ces plans. Ce noeud est
caractérisé en ce qu'il comprend :
- une plaque de base apte à être assemblée avec
les extrémités respectives de deux membrures principales,
chaque extrémité de membrure prenant en chape cette plaque
et
- au moins une platine apte à être assemblée avec
cette plaque de base et comprenant une première aile,
s'étendant selon un plan globalement perpendiculaire à un
plan de symétrie de la plaque de base, lorsque la platine
est montée sur cette plaque, et apte à être assemblée avec
une extrémité d'une membrure principale prenant en chape
cette aile, et au moins une seconde aile qui s'étend dans
un plan oblique par rapport à la première aile, cette
seconde aile étant apte à être assemblée avec une extrémité
d'une membrure diagonale.
Grâce à l'invention, les membrures principales de la
structure peuvent être montées sur le noeud d'assemblage en
prenant en chape ses parties prévues à cet effet, ce qui
permet une transmission d'efforts de ces membrures en
direction du point d'épuré, sans risque de déformation du
noeud. En outre, les efforts transmis pas un tel noeud aux
membrures principales, ne risquent pas de déformer ces
membrures, notamment par flambement.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de
l'invention, ce noeud incorpore une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes :
- La platine comprend un dos plan, globalement
perpendiculaire à la première aile et formant avec celle-ci
au moins un dièdre dans lequel est inscrite la seconde
aile, ce dos étant apte à venir en appui surfacique contre
la plaque de base pour le montage de cette platine sur
cette plaque. Dans ce cas, le noeud comprend avantageusement
deux platines dont les dos respectifs peuvent prendre en
chape la plaque de base. On peut en outre prévoir que la
plaque de base et le dos de la ou des platines sont pourvus
d'orifices de passage d'organes d'assemblage réversible de
la ou des platines sur la plaque de base. Ces organes
d'assemblage réversible peuvent être constitués par des
boulons. De façon avantageuse, la seconde aile s'étend
globalement dans un plan bissecteur du dièdre formé par la
première aile et par le dos précité.
- La plaque de base et les ailes de la ou des
platines sont pourvues d'orifices de passage d'organes
d'assemblage réversible des membrures sur le noeud.
L'invention concerne également une structure spatiale
équipée de noeuds tels que précédemment décrits. Une telle
structure spatiale est plus économique et plus facile à
assembler que celles de l'état de la technique.
L'invention concerne enfin un procédé d'assemblage
d'une structure spatiale comprenant des noeuds tels que
précédemment décrits et, plus spécifiquement, un procédé
qui comprend une étape consistant à réaliser des noeuds
d'assemblage en montant au moins une platine pourvue
d'ailes de fixation d'extrémités de membrures principales
et diagonales sur une plaque de base apte à être prise en
chape par des extrémités de membrures principales.
Ce procédé peut être aisément mis en place sur le site
d'installation de la structure, les noeuds pouvant être
transportés en pièces détachées jusqu'à ce site.
Selon un premier aspect avantageux de l'invention, on
sélectionne le type de platine à monter sur la plaque de
base en fonction de la position prévue du noeud dans la
structure spatiale.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le
montage de la ou des platines sur la plaque de base est
effectué par boulonnage, c'est-à-dire de façon réversible.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages
de celle-ci apparaítront plus clairement à la lumière de la
description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une
structure spatiale conforme à l'invention équipée de noeuds
conformes à l'invention, donnée uniquement à titre
d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans
lesquels :
- La figure 1 est une vue en perspective d'une
structure spatiale conforme à l'invention ;
- La figure 2 est une vue partielle de côté de la
structure de la figure 1 supportée par un poteau ;
- La figure 3 est une vue en perspective éclatée
d'un noeud d'assemblage utilisé dans la structure des
figures 1 et 2 et des extrémités de membrures associées ;
- La figure 4 est une vue en perspective d'une
platine utilisée dans le noeud de la figure 3 ;
- La figure 5 est une vue analogue à la figure 4
pour une seconde platine pouvant être utilisé dans un noeud
du type de celui de la figure 3 et
- La figure 6 est une vue en perspective du noeud
de la figure 3 utilisé dans la structure des figures 1 et
2.
La structure S représentée aux figures 1 et 2 est
formée par assemblage de poutrelles ou membrures de deux
types. Des membrures principales 1 s'étendent dans deux
plans P1 et P2 horizontaux à la figure 2 et constituant les
limites supérieure et inférieure de la structure S. Des
membrures diagonales 2 s'étendent entre les membrures
principales 1 en rejoignant les plans P1 et P2.
Les membrures 1 sont formées par assemblage de deux
cornières 11, 12 en forme de L ou de C dont deux ailes sont
accolées ensemble. De même, les membrures diagonales 2 sont
formées de cornière 21 et 22 assemblées ensemble et dont
deux ailes sont accolées.
Les cornières 21 et 22 peuvent avoir des dimensions
transversales plus faibles que les cornières 11 et 12.
Les membrures 1 et 2 sont assemblées grâce à des noeuds
3 sur lesquels elles sont fixées par des boulons 4.
Comme il ressort plus particulièrement des figures 3 à
6, un noeud 3 comprend une plaque de base 31 globalement
plane et pourvue de perçages 311 de passage de boulons 4
pour la fixation de cornières 11 et 12 destinées à
constituer des membrures principales 1. Pour ce faire, les
extrémités 111 et 121 des cornières 11 et 12 sont pourvues
de perçages 112 et 122 de passage des vis 41 appartenant
aux boulons 4 et destinées à coopérer avec des écrous 42
appartenant également à ces boulons.
On note 312 les parties de la plaque 31 dans lesquels
sont ménagés les perçages 311. Ces parties 312 sont
destinées à être prises en chape par les extrémités 111 et
121 des cornières 11 et 12, de telle sorte que les efforts
exercés par les membrures 1 parallèles à la plaque 31 sur
le noeud 3, ou par le noeud 3 sur ces membrures 1, sont
alignés, avec une bonne précision, avec un plan P31 de
symétrie de la plaque 31. On note X-X' un axe central des
membrures 1 boulonnées sur cette plaque, cet axe étant
inclus dans le plan P31.
La plaque 31 est également pourvue de quatre perçages
313 permettant le passage de boulons 5 de fixation de deux
platines 32 et 33 destinées à prendre en chape la partie
centrale 314 de la plaque 31 définie entre les perçages
313. Pour la clarté du dessin, les boulons 5 sont
représentés uniquement par leurs traits d'axe à la figure
3.
La platine 32 est plus particulièrement visible à la
figure 4. Elle comprend une première aile 321 qui est plane
et qui a pour plan de symétrie un plan P321 globalement
perpendiculaire au plan P31 lorsque la platine 32 est montée
sur la plaque 31. L'aile 321 est pourvue de perçage 3211 de
passage de boulons 4 de fixation des extrémités 111 et 121
de cornières 11, 12 appartenant à des membrures principales
1 s'étendant selon un axe Y-Y', globalement perpendiculaire
à l'axe X-X'. L'axe Y-Y' est inclus dans le plan P321.
Comme cela ressort des figures 3 et 6, les cornières
11 et 12 ne sont pas nécessairement à section en L. Elles
peuvent avoir une section en C, comme représentée pour des
cornières 11 et 12 constitutives des membrures principales
1 montées sur les platines 32 et 33 selon l'axe Y-Y'.
La platine 32 comprend également un dos 322
globalement perpendiculaire à l'aile 321 et s'étendant de
part et d'autre de celle-ci. Ce dos 322 est pourvu de
quatre perçages 3221 destinés à être alignés avec les
perçages 313 de la plaque 31, pour le passage des boulons
5.
L'aile 321 forme, avec chaque moitié du dos 322, un
dièdre selon le plan bissecteur P323 duquel est disposée une
aile secondaire 323. Une autre aile secondaire 324 est
disposée de façon symétrique à l'aile 323 par rapport au
plan P321. Cette autre aile 324 est centrée sur un plan
bissecteur d'un dièdre défini entre l'aile 321 et la partie
représentée à gauche sur la figure 4 du dos 322. Chacune
des ailes 323 et 324 est pourvue de perçages 3231,
respectivement 3241, de passage de boulons 6 permettant de
monter des extrémités 211 et 221 de cornières 21 et 22
formant ensemble une membrure diagonale 2 et pourvues de
perçage 212 et 222 de passage des boulons 6.
Les extrémités 211 et 221 des cornières 21 et 22
prennent respectivement en chape les ailes 323 et 324.
Les parties 321 à 324 de la platine 32 sont assemblées
par un cordon de soudure 325.
Les perçages 32, 31 prévus sur l'aile 323 sont alignés
selon la direction souhaitée pour la membrure diagonale 2
avec lesquels ils doivent coopérer.
En pratique, les membrures diagonales sont orientées
avec un angle α égal à environ 45° par rapport au plan
horizontal de base P2 de la structure S. Cet angle peut
varier entre environ 30 et environ 60°.
La platine 33 est identique à la platine 32 et
comprend également une première aile 331 destinée à être
prise en chape par des cornières 11 et 12 constituant une
membrure principale disposée selon la direction Y-Y'. La
platine 33 comprend également un dos 332 destiné à venir en
appui contre la plaque 31. La platine 33 est également
pourvue de deux ailes secondaires, dont une seule est
visible à la figure 3, avec la référence 333.
Comme représenté uniquement à la figure 3 pour la
membrure à monter sur l'aile 333, une membrure diagonale 2'
peut également être formée par un tube 21' dont l'extrémité
211' est aplatie et pourvue d'orifices 212' de passage de
boulons, ce qui permet également un assemblage avec une
aile secondaire de la platine 32 ou de la platine 33.
Comme il ressort plus particulièrement de la figure 5,
il est possible d'adapter un noeud 3 conforme à l'invention
lorsque celui-ci doit être utilisé dans une configuration
spécifique, par exemple au niveau de la zone d'appui de la
structure S sur un poteau P. Dans ce cas, une seule platine
32' est montée sur une plaque de base du type de la plaque
31, cette platine 32' étant pourvue d'une première aile
321' perpendiculaire à un dos 322' et d'ailes secondaires
323' et 324' comprenant deux séries de perçages 3231',
3232', 3241' et 3242' permettant de disposer selon le plan
P2 des membrures horizontales 1' orientées à environ 45°, en
vue de dessus, par rapport aux autres membrures
horizontales constituant la nappe inférieure de la
structure S.
Quelles que soient les platines utilisées, le noeud 3
peut être assemblé sur le site d'installation de la
structure S, ses différents éléments constitutifs, à savoir
des plaques de base 31 et des platines 32, 32' et/ou 33,
étant aisément transportés sur ce site, en même temps que
les cornières ou tubes destinés à constituer les membrures
principales et diagonales de la structure S. En fonction de
son emplacement dans la structure S, chaque noeud 3 peut
être constitué en utilisant une ou deux platines du type
représenté à la figure 4 ou du type représenté à la figure
5.
La présente invention permet de bénéficier des
avantages liés à l'utilisation d'une structure spatiale,
hyperstatique, en particulier la réduction du nombre de
points d'appui d'une telle structure utilisée en charpente,
d'où une meilleure utilisation du sol couvert et une
économie sur les fondations. Une telle structure spatiale
permet d'intégrer des gaines de ventilation et/ou de
chauffage, ainsi que des projecteurs ou des appareils
d'éclairage, alors que sa tenue au feu est excellente du
fait de son haut degré d'hyperstaticité. Les membrures
diagonales ou principales peuvent être réalisées au moyen
de cornière à profil en L, égal ou inégal, ou à profil en
C, voire avec des tubes creux dont les extrémités sont
adaptées pour prendre en chape certaines parties au moins
des noeuds auxquels elles sont associées, par exemple au
moyen d'entretoises. Le choix de profils creux augmente le
poids surfacique de la structure mais également la rigidité
au chantournement et au contreventement.
Des bacs de couverture ou de plancher peuvent reposer
directement sur la structure sans qu'il soit nécessaire
d'ajouter un autre profil ou support puisque les nappes
formées par les membrures principales sont planes.
La présente invention permet en particulier de
diminuer la masse surfacique d'une structure spatiale par
rapport aux dispositifs connus. En effet, les éléments
standards constitutifs des membrures et des noeuds peuvent
être optimisés en ce qui concerne leurs épaisseurs
respectives, car ils travaillent globalement de façon
symétrique par rapport à leurs plans médians respectifs.