EP1529894A1 - Poutre de longue portée destinée à constituer un élément porteur d'une superstructure modulaire ou autre ouvrage de génie civil - Google Patents

Poutre de longue portée destinée à constituer un élément porteur d'une superstructure modulaire ou autre ouvrage de génie civil Download PDF

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EP1529894A1
EP1529894A1 EP04292414A EP04292414A EP1529894A1 EP 1529894 A1 EP1529894 A1 EP 1529894A1 EP 04292414 A EP04292414 A EP 04292414A EP 04292414 A EP04292414 A EP 04292414A EP 1529894 A1 EP1529894 A1 EP 1529894A1
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EP
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elements
reinforcement
reinforcing
reservation
blades
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Withdrawn
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EP04292414A
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German (de)
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Inventor
Daniel Pitault
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Individual
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • 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
    • E04C3/12—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members
    • E04C3/122—Laminated
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • 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
    • E04C3/12—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members
    • E04C3/18—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members with metal or other reinforcements or tensioning members
    • E04C3/185—Synthetic reinforcements

Definitions

  • the present invention relates to a long beam scope intended to constitute an element carrying a modular superstructure or other civil engineering work, such as bridge deck, bridge deck or skeleton platform.
  • WO-A-00/17465 thus describes a beam long-range made of a wooden main body to laminated structure, and an internal frame of reinforcement consisting of elongate composite elements of high strength carbon fibers that stretch along the longitudinal direction of the beam, each said elongated elements being housed and glued in a reservation associated laterally non-emergent.
  • a Such an approach is interesting because the presence of a internal reinforcing reinforcement made of fiber composite high-strength carbon can significantly reduce the height of a beam for a comparable range by compared to traditional glulam beams, as well as than the weight of said beam, using a weft twice as much as traditional beams.
  • the present invention aims to design a Long-span beam performs better than beams in glued-laminated with reinforcing internal reinforcement above, in particular to optimize the design and weight of the reinforcing elements, without doing any harm to the mechanical strength of the beam.
  • a beam consisting of a wooden main body laminated structure, and an internal reinforcement of reinforcement consisting of elongate composite elements of high strength carbon fibers that stretch along the longitudinal direction of the beam, each said elongated elements being housed and glued in a reservation associated laterally non-emergent, said beam being remarkable in that the internal armature of reinforcement is formed of a high frame part and a low armature part each comprising a plurality of superimposed elements whose length decreases identically from both ends of said beam as you move away from the free edge respectively upper or lower of the beam according to a predetermined law of variation, and of which the section is such that the total section of the elements of said plurality of high or low elements is at least equal to a minimum value calculated on the basis of dimensions of the beam and loads applied on said beam.
  • the invention suggests that different lengths for these reinforcing elements, without as long as these decreases in length do not affect substantially the strength of the beam. Optimization of the section of reinforcement elements allows also to use, if necessary, elements thin enough to tolerate bending for a easy packaging.
  • the law of variation determining the lengths of the reinforcing elements corresponds substantially to the curve of the bending moments of said beam.
  • the high reinforcement portion and the part of low armature are arranged symmetrically by relative to the neutral fiber of said beam.
  • the high frame part and low frame part each have two or three levels of elements of reinforcement superimposed. We can then predict that each level of high or low frame has two elements of identical reinforcement juxtaposed.
  • the elongated reinforcing elements may furthermore flat slats, or alternatively bars full of round section or other.
  • each joint reservation being defined by a non-emerging engravure practiced in a wooden blade and by the face facing the blade of directly adjacent wood.
  • the bars of juxtaposed reinforcement of each pair are arranged in associated adjacent but non-communicating reservations between them, each of said reservations being defined by two complementary non-emergent engravures practiced in two adjacent strips of wood.
  • each free end of the reinforcement bars may be interesting to against each free end of the reinforcement bars more long length, a stop plate embedded in a associated reservation communicating with the reservation individual receiving the reinforcing bar concerned.
  • each common or individual reservation presents in in addition to at least one longitudinal groove leading said reservation, in order to avoid delamination of the wood of some blades, or carbon cracking of some reinforcing elements.
  • the reinforcing elements constituting the high and low frame parts are all embedded in the bonding material used, the latter being preferably the same as the bonding material solidarisant the blades of wood between them.
  • the bonding material is a resorcinol adhesive, and preferably a resorcinoleate-formaldehyde glue.
  • the beam of the invention has wooden boards and reinforcing elements curved, so as to present a counter-arrow which is mid-length of said beam.
  • a counter-arrow makes it possible to better control the efforts of bending moments, and also to promote flow water on the roof thanks to the slope thus formed which guides rainwater towards the ends of beams of long reach.
  • FIG 1 there is a superstructure modular S, which is here arranged to form the structure carrier of a parallelepiped-shaped building large dimensions, such as a warehouse or a warehouse large surface.
  • the superstructure S has a plurality of vertical support posts 1 embedded in a ground P by intermediate concrete foundations, which posts are interconnected by horizontal beams of Long range.
  • poles 1 which are made of concrete, but which could alternatively be metal poles, for example H-structure.
  • the posts 1 of the central row are of height slightly higher than other vertical poles, to form a declivity facilitating the flow of water towards the edges of the roof.
  • the beams 10 which extend in parallel to each other, are in support, at the level of their ends, on fixing shoes 11, as well as that is best seen in Figure 2, and they show a internal frame (not visible in figure 1) arranged according to the invention.
  • the horizontal beams of long range 2, whose direction is orthogonal to the direction of the beams 10, are here as for them of type traditional, that is to say that they are glue-laminated type, but without internal armature, simply recessed on load-bearing shoes fixed at the head of posts (hooves 6 better visible in Figure 2).
  • a module or mesh of the superstructure S is constituted by four vertical support posts 1, two horizontal beams long span 2 traditional type, and two beams long-range horizontal 10 having, in accordance with the invention, an internal reinforcing reinforcement having a optimized sizing.
  • the layout of the invention makes it possible to make superstructures modules of very large dimensions, a unitary module which may be 24 meters wide and 36 meters long, the height being given by the height of the vertical post 1 which will be for example from 10 meters up to 15 meters, in particularly for the poles of a central row.
  • the bracing is in this case insured on the one hand by a embedding vertical concrete columns 1, and other part by means of flat beams 5.1 inserted between two joists "joist canam" 5 (such beams are illustrated in Figure 1) and two cables 5.2 cross stretched by turnbuckles 5.3.
  • bracing for each module, by a failure realized in the form a traditional glulam beam identical to the beams 2, arranged at mid-length between two groups of beams "joist canam” (four or five beams for each group in general as appropriate), or for slightly smaller mesh widths (15 meters per example), beams can only be traditional laminated timber identical to beams 2 (for example eleven beams between two beams 2), without metallic breakdowns of the type "joist canam” or others.
  • glue-laminated faults of 15 meters of reach had a weight very close to that of metal beams of the type "joist canam” of 24 meters of scope.
  • Horizontal beams of long reach 2 and 10 are laminated, but are not made according to the same arrangement.
  • the beams transversal 2 are of the traditional type, being consisting of a unitary block made of laminated rectangular section, with a height of 1 to 1.2 meters, and a width of the order of 0.2 meters.
  • the ends of beams 2 are embedded on metal shoes 6 that we distinguish better in Figure 2.
  • These hooves are of conventional type, and are screwed into head of the posts 1 concerned.
  • Each beam 10 thus consists of a body wooden frame 12 with glulam structure, and a internal reinforcing armature 13 which is formed of a part high frame 13.1 and low frame part 13.2 each having a plurality of superimposed elements.
  • FIG. 2 illustrates a mode of particular embodiment in which the frame parts high and low each have two levels of elements Bunk. This is how the high frame part 13.1 has two superimposed elements 13.11, 13.12, and the 13.2 bass frame part also features two superimposed elements 13.21, 13.22.
  • the elements elongated reinforcement are flat blades lying in high strength carbon fiber composites.
  • flat blades shown in Figure 2 are totally integrated into the wooden main body 12 of the beam 10, that is to say that each carbon blade is housed in an associated reservation that is non-successful laterally, and also non-emergent at the level of ends noted 17 of the beam 10. It is also noted that flat flat blades forming the frame part high and flat slats forming the part low armature are arranged substantially symmetrically compared to the neutral fiber of the beam 10, in order to have a maximum balance for the bending behavior of said beam and thus avoid generating moments of unwanted twist.
  • the high frame parts 13.1 and 13.2 low armature each comprise a plurality of superimposed elements whose length decreases identically from both ends the beam as and as we move away from the free edge respectively upper or lower beam according to a law predetermined variation.
  • the section of reinforcing elements is such that the total section of the elements of said plurality of high or low elements is at least equal to a minimum value calculated according to dimensions of the beam and loads applied on said beam.
  • the law of variation determining the lengths of reinforcement elements can be of several types, having in generally a substantially parabolic form.
  • the high frame part 13.1 has all firstly a first reinforcing element 13.11 arranged just in below the upper edge 19 of the beam. As well as that is best seen in Figure 4, the ends of this 13.11 reinforcement element do not reach the edges end 17 of the beam, that is to say that the associated reservations are axially non-emergent. In practice, we can predict a distance from the order about ten centimeters below free edges 17. We then find, moving away from the upper edge 19, a second reinforcing member 13.12 of shorter length. The length of this last element is given by the law of chosen variation, in this case the curve of the moments MF bending of the beam. We then obtain for the reinforcing element 13.12 a length L2 which is the order of 0.55 L1, where L1 is the length of the element of reinforcement 13.11.
  • the lower frame part 13.2 there is a symmetrical arrangement of the previous compared to the neutral fiber of the beam, with a reinforcement element 13.21 the same length as element 13.11, and an element of reinforcement more interior 13.22 of the same length as the element reinforcement 13.12.
  • the reinforcing element 13.21 is likewise slightly distant from the lower edge 18 of the beam.
  • the section of reinforcing elements 13.11, 13.12, 13.21, 13.22 is chosen such that the total section of these elements is at least equal to a calculated minimum value depending on the dimensions of the beam and the loads applied to said beam.
  • each level of high reinforcement 13.1 or low 13.2 has two identical reinforcement elements juxtaposed. This allows to leave a free seal between the longitudinal edges facing the two juxtaposed blades, said seal allowing free expansion of the carbon, which is significantly different from that of wood.
  • the arrangement of the internal frame of reinforcement has a double symmetry, both in relation to the neutral fiber (which corresponds to the dotted line L in the representation of the curve of the moments MF), and with respect to a median plane transversal noted Q.
  • Figures 6 to 8 which respectively correspond to in FIGS. 3 to 5 previously described, illustrate a another variant in which the high frame part 13.1 and the lower armature portion 13.2 each comprise three levels of superimposed elements.
  • lengths vary in a decreasing way as you go that we move away from the upper free edge 19 or lower 18 of the beam, according to the law of variation detention.
  • each level of high reinforcement 13.1 or 13.2 has two identical reinforcement elements juxtaposed, in this case two flat blades lying between which is defined a free expansion joint.
  • each pair of flat blades juxtaposed is arranged in a common reservation.
  • the first two upper wood blades 12.1, 12.2 of the beam body, the lower blade 12.2 has a central engravure 14.2.
  • This engravure 14.2 delimits with the lower face 14.1 of the blade 12.1 a common reservation 14 for both flat blades lying down juxtaposed 13.11.
  • the side edges 14.5 delimiting the engravure 14.2 define surfaces of important bonding with the underside facing 14.1 wood blade 12.1, which reduces the wood delamination phenomena in a situation of maximum boom deflection.
  • FIG. 9 corresponds to the assembled position, in which the reinforcing elements are embedded in the gluing material which is advantageously that used to assemble the wood blades together, this material gluing being for example a glue of resorcinol, and of preferably a resorcinoleate-formaldehyde glue.
  • each blade of wood presenting a receiving engravure will be thinned locally from 10 to 12 millimeters of its thickness at level of said engravures.
  • the length of the blades carbon reinforcement will be about 29.76 meters for the length L1 which is the largest (ie about 30 meters minus a distance of about 12 centimeters from each end), the length of the next element will be 14 meters, and when it is planned, the length of the third shorter building block still will be of the order of 8 meters.
  • the calculation makes it possible to determine the minimum value of desired section, that is, in this case approximately 8160 square millimeters, which gives, for a mode of embodiment in which the frame parts high and each have two levels of elements superimposed, flat blades 120 millimeters wide for 34 millimeters thick.
  • Figures 11 to 13 illustrate another variant, in which the internal reinforcing reinforcement composite of high-strength carbon fibers is constituted by elongate elements made in the form of solid bars, of round section or other. As is best seen on the section of Figure 12 is used, both in part high (as in the lower part) of the beam 10, pairs carbon bars juxtaposed.
  • high frame 13.1 which here consists of two pairs of 13'.11 bars of long, followed by two pairs of 13'.12 bars of shorter length.
  • the low frame part 13.2 similarly comprises two pairs of bars 13.21 of long length, and two pairs of weaker bars length 13.22.
  • the lengths of the bars are like previously determined from the law of variation retained, for example in correspondence with the curve of bending moments of the beam.
  • the stop plate 15 is embedded in a associated reservation 16 which communicates with the reservation 14 receiving two reinforcing bars 13'11 juxtaposed.
  • the two adjacent strips of wood concerned 12.1, 12.2 then each have two engravures 14.21, 14.22 of semi-cylindrical section, intended to receive the bars reinforcement made of high carbon fiber composite resistance.
  • the transverse engraving 16 which communicates with the previous ones, corresponding to a half height of the stop plate 15.
  • the collage material will be preferably a resorcinol adhesive, and more especially a resorcinoleate-formaldehyde glue.
  • a such glue achieves in fact an extremely strong bonding strong between the surface of the fiber reinforcing elements of carbon and adjacent wood fibers.
  • the frame of reinforcement 13 is thus intimately body with the body of glulam beam, and provides behavior optimal mechanics for the armed beam thus produced.
  • composite carbon fiber elements to high resistance will be constituted by an association between carbon fibers and an associated resin, obtained thanks to a polymerization in a mold.
  • composite carbon fiber elements to high resistance will be constituted by an association between carbon fibers and an associated resin, obtained thanks to a polymerization in a mold.
  • the wood is deformed, and if we push the loads as we go increasing the load so as to achieve plasticization wood blades, those on the fibers extremes reach the limits of its resistance and plasticize, resulting in the glue that flows and transmits the load to the second blade, and so on until the exhaustion of the resistance of the wooden boards.
  • an internal frame allows to limit considerably the height of the beams, with a gain of 30 to 40% compared to structures traditional laminated wood products with no internal frame.
  • the beam 10 it is advantageous to provide for the beam 10 to have wooden boards 12.i and reinforcement elements 13.1j, 13.2j curved so as to present a counter-arrow noted c which is maximum mid-length of said beam.
  • Another advantage of the invention lies in the participation of the long-span beam in partitioning of a roof portion of the superstructure.
  • each long-span beam with reinforcement internal 10 is equipped laterally, at the top and parallel to the upper edge thereof, two support pads 20 fixed by through bolts 21. These bearing pads 20 thus extend longitudinally over almost the entire length of the beam.
  • upper edge of each of the insoles 20 is arranged a slightly lower than the upper edge of the beam, which Maintains a support space for end elements 5.5 beams of the type "joist canam”.
  • the beams of long range 2 and 10 realize a natural partitioning of this part of roof, which allows to generate all naturally spaces forming smoke extraction cantons.
  • the cantons being thus made allow to remain in accordance with the highest standards of fire resistance, without the need to add constituent elements.
  • the armed beam according to the invention remains extremely homogeneous thanks to the use of a maximum surface of collage wood on wood, and the excellent work of the carbon-wood binomial. This technique allows for better carbon fire protection, and in concealing it, keeps on the beam all the entirety of its wood aspect.

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Abstract

L'invention concerne une poutre de longue portée destinée à constituer un élément porteur d'une superstructure modulaire ou autre ouvrage de génie civil, ladite poutre étant constituée d'un corps principal en bois à structure en lamellé-collé, et d'une armature interne de renfort en composite de fibres de carbone. Conformément à l'invention, l'armature interne de renfort (13) est formée de parties d'armature haute et basse (13.1, 13.2) comportant chacune une pluralité d'éléments superposés (13.11, 13.12 ; 13.21, 13.22) dont la longueur décroît identiquement à partir des deux extrémités de la poutre au fur et à mesure que l'on s'éloigne du bord libre respectivement supérieur ou inférieur de la poutre conformément à une loi de variation prédéterminée, et dont la section est telle que la section totale des éléments est au moins égale à une valeur minimale calculée en fonction des dimensions de la poutre et des charges appliquées sur ladite poutre. <IMAGE>

Description

DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne une poutre de longue portée destinée à constituer un élément porteur d'une superstructure modulaire ou autre ouvrage de génie civil, tel que tablier de pont, tablier de passerelle ou ossature de plate-forme.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
On connaít déjà des poutres de longue portée à structure en bois en lamellé-collé, constituées par une superposition d'un nombre important de lames en bois qui sont collées l'une à l'autre. Les portées recherchées pour de telles poutres vont traditionnellement de 25 à 40 mètres. Les calculs de résistance mécanique aboutissent alors à des hauteurs totales de poutre qui vont respectivement de 2,20 mètres à 3,15 mètres. Ceci veut dire que le rapport entre la portée et la hauteur varie pour de telles poutres traditionnelles entre 1/11 et 1/13. Ces telles poutres traditionnelles en lamellé-collé présentent donc des hauteurs nécessairement importantes, et par suite des masses élevées.
Pour diminuer la hauteur de telles poutres à portée comparable, ainsi que le poids de celles-ci, on a proposé des structures de poutres en lamellé-collé comportant une armature interne de renfort.
Le document WO-A-00/17465 décrit ainsi une poutre de longue portée formée d'un corps principal en bois à structure en lamellé-collé, et d'une armature interne de renfort constituée par des éléments allongés en composite de fibres de carbone à haute résistance qui s'étendent suivant la direction longitudinale de la poutre, chacun desdits éléments allongés étant logé et collé dans une réservation associée latéralement non débouchante. Une telle approche est intéressante, car la présence d'une armature interne de renfort en composite de fibres de carbone à haute résistance permet de diminuer sensiblement la hauteur d'une poutre pour une portée comparable par rapport aux poutres traditionnelles en lamellé-collé, ainsi que le poids de ladite poutre, et ce en utilisant une trame deux fois supérieure à celle des poutres traditionnelles.
D'autres documents peuvent être également cités à ce titre pour compléter l'arrière-plan technologique. On pourra ainsi se référer aux documents EP-A-0 177 350, FR-A-2 691 993, FR-A-2 764 622, FR-A-2 218 978, WO-A-96 13378, EP-A-1 260 648, et WO-A-01 96108.
L'état de la technique est également illustré par le document DE-A-41 00 044. Ce document décrit une poutre en lamellé-collé dont les extrémités sont renforcées par des plaques minces d'armature en matériau à haute résistance, tel que l'acier, le tout étant serré par des tirants. Il convient de noter que les lames sont ici verticales, contrairement aux poutres classiques en lamellé-collé, ainsi que cela ressort de la vue de dessus de la figure 1, de sorte que l'acier ne reprend les efforts qu'au niveau des appuis d'extrémité de la poutre. En outre, les plaques sont débouchantes aux extrémités de la poutre.
Bien que l'approche illustrée dans les documents précités soient intéressante sur le principe, force est de constater que, pour les très longues portées, on utilise des éléments d'armature en composite de fibres de carbone qui sont relativement massifs. Par suite, le poids total de la poutre en lamellé-collé avec son armature interne de renfort reste encore important.
OBJET DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet de concevoir une poutre de longue portée plus performante que les poutres en lamellé-collé à armature interne de renfort précitées, en particulier permettant d'optimiser le dimensionnement et le poids des éléments de renfort, et ce sans pour autant nuire à la résistance mécanique de la poutre.
DESCRIPTION DE L'INVENTION DESCRIPTION DE L'INVENTION
Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce à une poutre constituée d'un corps principal en bois de structure en lamellé-collé, et d'une armature interne de renfort constituée par des éléments allongés en composite de fibres de carbone à haute résistance qui s'étendent suivant la direction longitudinale de la poutre, chacun desdits éléments allongés étant logé et collé dans une réservation associée latéralement non débouchante, ladite poutre étant remarquable en ce que l'armature interne de renfort est formée d'une partie d'armature haute et d'une partie d'armature basse comportant chacune une pluralité d'éléments superposés dont la longueur décroít identiquement à partir des deux extrémités de ladite poutre au fur et à mesure que l'on s'éloigne du bord libre respectivement supérieur ou inférieur de la poutre conformément à une loi de variation prédéterminée, et dont la section est telle que la section totale des éléments de ladite pluralité haute ou basse d'éléments est au moins égale à une valeur minimale calculée en fonction des dimensions de la poutre et des charges appliquées sur ladite poutre.
Ainsi, plutôt que de choisir des éléments allongés ayant tous la même longueur pour constituer l'armature interne de renfort, l'invention suggère d'avoir des longueurs différentes pour ces éléments de renfort, sans pour autant que ces diminutions de longueur n'affectent sensiblement la résistance mécanique de la poutre. L'optimisation de la section des éléments de renfort permet également d'utiliser, si nécessaire, des éléments suffisamment minces pour tolérer un cintrage en vue d'un conditionnement aisé.
De préférence, la loi de variation déterminant les longueurs des éléments d'armature correspond sensiblement à la courbe des moments fléchissants de ladite poutre.
Avantageusement, la partie d'armature haute et la partie d'armature basse sont agencées symétriquement par rapport à la fibre neutre de ladite poutre.
Conformément à un mode d'exécution particulier, la partie d'armature haute et la partie d'armature basse comportent chacune deux ou trois niveaux d'éléments de renfort superposés. On pourra alors prévoir que chaque niveau d'armature haute ou basse comporte deux éléments de renfort identiques juxtaposés.
Les éléments allongés de renfort peuvent en outre être des lames plates couchées, ou en variante des barres pleines de section ronde ou autre.
On pourra prévoir que les lames plates juxtaposées de chaque paire sont disposées côte à côte dans une réservation commune, chaque réservation commune étant définie par une engravure non débouchante pratiquée dans une lame de bois et par la face en regard de la lame de bois directement adjacente.
On pourra en variante prévoir que les barres de renfort juxtaposées de chaque paire sont disposées dans des réservations associées adjacentes mais non communicantes entre elles, chacune desdites réservations étant définie par deux engravures complémentaires non débouchantes pratiquées dans deux lames de bois adjacentes. En particulier, il pourra s'avérer intéressant de prévoir, contre chaque extrémité libre des barres de renfort de plus grande longueur, une plaque de butée encastrée dans une réservation associée communiquant avec la réservation individuelle recevant la barre de renfort concernée.
Il est par ailleurs intéressant de prévoir que chaque réservation commune ou individuelle présente en outre au moins une saignée longitudinale débouchant dans ladite réservation, en vue d'éviter une délamination du bois de certaines lames, ou une fissuration du carbone de certains éléments de renfort.
Avantageusement encore, les éléments de renfort constituant les parties d'armature haute et basse sont tous noyés dans la matière de collage utilisée, celle-ci étant de préférence la même que la matière de collage solidarisant les lames de bois entre elles. En particulier la matière de collage est une colle de résorcine, et de préférence une colle de résorcine-urée-formol.
De préférence enfin, la poutre de l'invention comporte des lames de bois et des éléments de renfort incurvés, de façon à présenter une contre-flèche qui est maximale à mi-longueur de ladite poutre. La présence d'une contre-flèche permet de mieux maítriser les efforts des moments fléchissants, et aussi de favoriser les écoulements des eaux en toiture grâce à la déclivité ainsi formée qui guide les eaux de pluie en direction des extrémités des poutres de longue portée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, illustrant un mode de réalisation particulier.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux figures où :
  • la figure 1 illustre en perspective une partie d'une superstructure modulaire utilisant des poutres de longue portée conformes à l'invention ;
  • la figure 2 est une vue en perspective illustrant, à plus grande échelle, la zone de tête d'un des poteaux verticaux de la superstructure précédente, avec deux extrémités de poutre de longue portée présentant une armature interne de renfort agencée conformément à l'invention ;
  • la figure 3 est une vue en élévation d'une poutre conforme à l'invention, dont les parties d'armature haute et basse comportent chacune deux niveaux d'éléments superposés, ici visibles par transparence, dont les longueurs sont déterminées à partir d'une loi de variation conforme à une courbe également illustrée, qui est en l'espèce la courbe des moments fléchissant de ladite poutre;
  • la figure 4 est une vue en élévation, à plus grande échelle, de l'extrémité de la poutre de la figure 3, et la figure 5 en est la coupe selon V-V ;
  • la figure 6 est une vue en élévation illustrant une variante de la poutre illustrée en figure 3, dans laquelle les parties d'armature haute et basse comportent chacune trois niveaux d'éléments superposés ;
  • la figure 7 est une vue en élévation de l'extrémité de la poutre de la figure 6, et la figure 8 en est la coupe selon VIII-VIII ;
  • les figures 9 et 10 sont des vues de détail, respectivement en position assemblée et en éclaté, permettant de mieux distinguer le logement d'éléments allongés juxtaposés constituant une partie de l'armature interne haute ou basse, disposés entre deux lames de bois adjacentes ;
  • la figure 11 est une vue en élévation illustrant une extrémité d'une poutre réalisée conformément à une autre variante de l'invention, dans laquelle les parties d'armature haute et basse comportent des éléments allongés réalisés sous la forme de barres pleines en composite de fibres de carbone à haute résistance ;
  • la figure 12 est une coupe selon XII-XII de la figure 11 permettant de mieux distinguer l'armature interne supérieure constituée par deux paires de barres de carbone superposées ;
  • la figure 13 est une vue éclatée en perspective permettant de mieux appréhender l'agencement des réservations associées aux barres de carbone de plus grande longueur, avec des plaques de butée terminale associées ;
  • la figure 14 est une vue en élévation permettant de distinguer une semelle d'appui fixée latéralement de chaque côté de la poutre de grande longueur, en partie haute de celle-ci, lesdites semelles étant destinées à servir d'appui pour des poutrelles métalliques entretoisant une poutre horizontale de longue portée dans une superstructure de type modulaire ; et
  • la figure 15 est une vue en coupe, à plus grande échelle, permettant d'illustrer la zone d'appui de poutrelles associées à une même poutre, l'ensemble étant revêtu d'un élément de toiture isolant assurant l'étanchéité de la superstructure.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Sur la figure 1, on distingue une superstructure modulaire S, qui est ici agencée pour former la structure porteuse d'un bâtiment de forme parallélépipédique de grandes dimensions, tel qu'un entrepôt ou un magasin de grand surface.
La superstructure S comporte une pluralité de poteaux verticaux de support 1 encastrés dans un sol P par l'intermédiaire de fondations en béton, lesquels poteaux sont reliés entre eux par des poutres horizontales de longue portée. On a illustré en l'espèce des poteaux 1 qui sont réalisés en béton, mais qui pourraient en variante être des poteaux métalliques, par exemple à structure en H. On a en outre illustré des poteaux verticaux 1 de hauteur importante, par exemple une dizaine de mètres, afin de réaliser une superstructure porteuse d'un toit ou d'un étage supérieur d'un édifice, mais ceci ne constitue qu'un exemple d'application. En particulier, on pourra prévoir que les poteaux 1 de la rangée centrale sont de hauteur légèrement supérieure à celle des autres poteaux verticaux, afin de former une déclivité facilitant l'écoulement des eaux vers les bords de toiture.
Les poteaux verticaux de support 1 sont reliés entre eux par des poutres horizontales de longue portée notées 2, 10. Les poutres 10, qui s'étendent parallèlement les unes aux autres, sont en appui, au niveau de leurs extrémités, sur des sabots de fixation 11, ainsi que cela est mieux visible sur la figure 2, et elles présentent une armature interne (non visible sur la figure 1) agencée conformément à l'invention. Les poutres horizontales de longue portée 2, dont la direction est orthogonale à la direction des poutres 10, sont ici quant à elles de type traditionnel, c'est-à-dire qu'elles sont de type lamellé-collé, mais sans armature interne, en étant simplement encastrées sur des sabots porteurs fixés en tête des poteaux (sabots 6 mieux visibles sur la figure 2).
Pour l'un des modules la superstructure S, on a illustré ici des poutrelles métalliques 5 de type conventionnel, fréquemment dénommées poutres "joist canam" par les spécialistes, ces poutrelles métalliques utilisées en lieu et place de pannes entretoisant deux poutres horizontales de longue portée 10. Ainsi, un module ou maille de la superstructure S est constitué par quatre poteaux verticaux de support 1, deux poutres horizontales de longue portée 2 de type traditionnel, et deux poutres horizontales de longue portée 10 présentant, conformément à l'invention, une armature interne de renfort ayant un dimensionnement optimisé. A titre indicatif, l'agencement de l'invention permet de réaliser des superstructures modulaires de très grandes dimensions, un module unitaire pouvant avoir 24 mètres de large sur 36 mètres de long, la hauteur étant donnée par la hauteur du poteau vertical 1 qui sera par exemple de 10 mètres jusqu'à 15 mètres, en particulier pour les poteaux d'une rangée centrale. Le contreventement est en l'espèce assuré d'une part par un encastrement des poteaux verticaux en béton 1, et d'autre part au moyen de poutres à plat 5.1 intercalées entre deux poutrelles "joist canam" 5 (de telles poutres sont illustrées sur la figure 1) et deux câbles 5.2 en croix tendus par des ridoirs 5.3.
En variante, on pourra assurer le contreventement, pour chaque module, par une panne réalisée sous la forme d'une poutre traditionnelle en lamellé-collé identique aux poutres 2, disposés à mi-longueur entre deux groupes de poutrelles "joist canam" (quatre ou cinq poutrelles pour chaque groupe en général selon le cas), ou encore pour des largeurs de mailles un peu plus faibles (15 mètres par exemple), on pourra prévoir exclusivement des poutres traditionnelles en lamellé-collé identiques aux poutres 2 (par exemple onze poutres entre deux poutres 2), sans pannes métalliques du type "joist canam" ou autres. On s'est en effet aperçu que les pannes en lamellé-collé de 15 mètres de portée avaient un poids très proche de celui des poutrelles métalliques du type "joist canam" de 24 mètres de portée. Ces deux variantes, non représentées ici, permettent d'abaisser substantiellement le coût de la superstructure modulaire réalisée.
Les poutres horizontales de longue portée 2 et 10 sont en lamellé-collé, mais ne sont pas réalisées conformément à un même agencement. En effet, les poutres transversales 2 sont de type traditionnel, en étant constituées par un bloc unitaire en lamellé-collé de section rectangulaire, avec une hauteur de 1 à 1,2 mètre, et une largeur de l'ordre de 0,2 mètre. Les extrémités des poutres 2 sont encastrées sur des sabots métalliques 6 que l'on distingue mieux sur la figure 2. Ces sabots métalliques sont de type conventionnel, et sont vissés en tête des poteaux 1 concernés.
Au contraire, les poutres horizontales de longue portée 10, qui sont en appui sur des sabots métalliques 11, également de type traditionnel, vissés en tête des poteaux 1, ont une armature interne de renfort très particulière qui va être décrite plus en détail ci-après en référence aux autres figures.
Chaque poutre 10 est ainsi constituée d'un corps principal en bois 12 à structure en lamellé-collé, et d'une armature interne de renfort 13 qui est formée d'une partie d'armature haute 13.1 et d'une partie d'armature basse 13.2 comportant chacune une pluralité d'éléments superposés.
Sur la figure 2, on a illustré un mode de réalisation particulier dans lequel les parties d'armature haute et basse comportent chacune deux niveaux d'éléments superposés. C'est ainsi que la partie d'armature haute 13.1 comporte deux éléments superposés 13.11, 13.12, et la partie d'armature basse 13.2 comporte également deux éléments superposés 13.21, 13.22. En l'espèce, les éléments allongés de renfort sont des lames plates couchées en composites de fibres de carbone à haute résistance.
Il est intéressant de noter que les lames plates couchées illustrées sur la figure 2 sont totalement intégrées dans le corps principal en bois 12 de la poutre 10, c'est-à-dire que chaque lame de carbone est logée dans une réservation associée qui est non débouchante latéralement, et également non débouchante au niveau des extrémités notées 17 de la poutre 10. On constate également que les lames plates couchées formant la partie d'armature haute et les lames plates couchées formant la partie d'armature basse sont disposées sensiblement symétriquement par rapport à la fibre neutre de la poutre 10, afin d'avoir un équilibre maximal pour le comportement en flexion de ladite poutre et éviter ainsi de générer des moments de torsion indésirables.
Sur la variante de la figure 2, on a ainsi illustré un mode de réalisation dans lequel les parties d'armature haute et basse comportent chacune deux niveaux d'éléments superposés. On pourra cependant prévoir plus généralement plus de deux niveaux superposés, en particulier trois niveaux, comme cela est illustré sur les figures 3 à 10, auxquelles on va maintenant se référer.
Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, les parties d'armature haute 13.1 et d'armature basse 13.2 comportent chacune une pluralité d'éléments superposés dont la longueur décroít identiquement à partir des deux extrémités la poutre au fur et à mesure que l'on s'éloigne du bord libre respectivement supérieur ou inférieur de la poutre conformément à une loi de variation prédéterminée. En outre, la section des éléments de renfort est telle que la section totale des éléments de ladite pluralité haute ou basse d'éléments est au moins égale à une valeur minimale calculée en fonction des dimensions de la poutre et des charges appliquées sur ladite poutre.
La loi de variation déterminant les longueurs des éléments d'armature peut être de plusieurs types, ayant en général une forme sensiblement parabolique. En particulier, on pourra déterminer les longueurs des éléments d'armature à partir de la courbe MF des moments fléchissants de la poutre, ladite courbe étant illustrée sur la figure 3 à l'aplomb de la poutre de longue portée 10 dont les partie d'armature haute et basse comportent chacune deux niveaux d'éléments superposés.
La partie d'armature haute 13.1 comporte tout d'abord un premier élément de renfort 13.11 agencé juste en dessous du bord supérieur 19 de la poutre. Ainsi que cela est mieux visible sur la figure 4, les extrémités de cet élément de renfort 13.11 n'arrivent pas jusqu'aux bords d'extrémité 17 de la poutre, c'est-à-dire que les réservations associées sont axialement non débouchantes. Dans la pratique, on pourra prévoir une distance de l'ordre d'une dizaine de centimètres en-deçà des bords libres 17. On trouve ensuite, en s'éloignant du bord supérieur 19, un deuxième élément de renfort 13.12 de longueur plus courte. La longueur de ce dernier élément est donnée par la loi de variation choisie, en l'espèce la courbe des moments fléchissants MF de la poutre. On obtient alors pour l'élément de renfort 13.12 une longueur L2 qui est de l'ordre de 0,55 L1, où L1 est la longueur de l'élément de renfort 13.11.
Pour la partie d'armature basse 13.2, on trouve une disposition symétrique de la précédente par rapport à la fibre neutre de la poutre, avec un élément de renfort 13.21 de même longueur que l'élément 13.11, et un élément de renfort plus intérieur 13.22 de même longueur que l'élément de renfort 13.12. L'élément de renfort 13.21 est de même faiblement distant du bord inférieur 18 de la poutre. En outre, la section des éléments de renfort 13.11, 13.12, 13.21, 13.22 est choisie telle que la section totale de ces éléments soit au moins égale à une valeur minimale calculée en fonction des dimensions de la poutre et des charges appliquées sur ladite poutre.
Dans la pratique, on s'attachera à disposer les parties d'armature haute et basse aussi près que possible des bords respectivement supérieur et inférieur de la poutre. En l'espèce, on constate que l'élément de renfort 13.11 est agencé juste en dessous de la lame supérieure notée 12.1 du corps de poutre, et que de la même façon l'élément de renfort 13.21 est disposé juste au-dessus de la dernière lame 12.n de ladite poutre, le nombre n correspondant au nombre de lames constituant le corps de poutre 12.
Ainsi que cela est mieux visible sur la coupe de la figure 5, chaque niveau d'armature haute 13.1 ou basse 13.2 comporte deux éléments de renfort identiques juxtaposés. Ceci permet de laisser subsister un joint libre entre les bords longitudinaux en regard des deux lames juxtaposées, ledit joint autorisant une libre dilatation du carbone, laquelle est notablement différente de celle du bois.
Ainsi, l'agencement de l'armature interne de renfort présente une double symétrie, à la fois par rapport à la fibre neutre (qui correspond à la ligne en trait mixte L au niveau de la représentation de la courbe des moments fléchissants MF), et par rapport à un plan médian transversal noté Q.
Les figures 6 à 8, qui correspondent respectivement aux figures 3 à 5 précédemment décrites, illustrent une autre variante dans laquelle la partie d'armature haute 13.1 et la partie d'armature basse 13.2 comportent chacune trois niveaux d'éléments superposés. On distingue ainsi des éléments 13.11, 13.12, 13.13 pour la partie d'armature haute 13.1, et des éléments 13.21, 13.22, 13.23 pour la partie d'armature inférieure 13.2. A chaque fois, les longueurs varient de façon décroissante au fur et à mesure que l'on s'éloigne du bord libre supérieur 19 ou inférieur 18 de la poutre, conformément à la loi de variation retenue. Pour les éléments de renfort de plus faible longueur 13.13, 13.23, la longueur est ici terminée à partir de la courbe MF, et correspond sensiblement à la relation L3 = 0,25 L1.
Là encore, chaque niveau d'armature haute 13.1 ou basse 13.2 comporte deux éléments de renfort identiques juxtaposés, en l'espèce deux lames plates couchées entre lesquelles est défini un joint libre de dilatation.
Ainsi que cela est mieux visible sur les figures 9 et 10, chacune des paires de lames plates juxtaposées est disposée dans une réservation commune 14. On distingue sur ces figures les deux premières lames de bois supérieures 12.1, 12.2 du corps de poutre, dont la lame inférieure 12.2 présente une engravure centrale 14.2. Cette engravure 14.2 délimite avec la face inférieure 14.1 de la lame 12.1 une réservation commune 14 pour les deux lames plates couchées juxtaposées 13.11. On aurait pu prévoir deux demi-engravures ménagées symétriquement sur chacune des lames en regard pour loger les éléments de renfort juxtaposés, mais le mode de réalisation illustré ici permet de faciliter considérablement la fabrication, et diminue aussi les exigences de précision pour l'usinage.
Il convient de noter que les bords latéraux 14.5 délimitant l'engravure 14.2 définissent des surfaces de collage importantes avec la face inférieure en regard 14.1 de la lame de bois 12.1, ce qui permet de réduire les phénomènes de délamination du bois dans une situation de flèche maximale de la poutre.
La figure 9 correspond à la position assemblée, dans laquelle les éléments d'armature sont noyés dans la matière de collage qui est avantageusement celle utilisée pour assembler entre elles les lames de bois, cette matière de collage étant par exemple une colle de résorcine, et de préférence une colle de résorcine-urée-formol.
On notera en outre la présence de saignées longitudinales 14.3, 14.4 débouchant la réservation 14. Ces saignées contribuent à éviter une possible délamination du bois de certaines lames, ou une fissuration du carbone de certains éléments de renfort.
A titre indicatif, en utilisant une trentaine de lames de bois d'épaisseur 45 millimètres pour constituer le corps principal en bois 12, on utilisera pour constituer l'armature interne de renfort 13 des lames plates couchées en composite de fibres de carbone à haute résistance dont l'épaisseur va de 10 à 20 millimètres selon la longueur de la portée envisagée. Ceci signifie que chaque lame de bois présentant une engravure de réception sera amincie localement de 10 à 12 millimètres de son épaisseur au niveau desdites engravures. La longueur des lames de renfort en carbone sera d'environ 29,76 mètres pour la longueur L1 qui est la plus grande (c'est-à-dire environ 30 mètres moins une distance d'environ 12 centimètres à partir de chaque extrémité), la longueur de l'élément suivant sera de l'ordre de 14 mètres, et, lorsque celui-ci sera prévu, la longueur du troisième élément constitutif plus court encore sera de l'ordre de 8 mètres.
Avec une poutre ayant le dimensionnement précité, le calcul permet de déterminer la valeur minimale de section désirée, c'est-à-dire en l'espèce environ 8160 millimètres carrés, ce qui donne, pour un mode de réalisation dans lequel les parties d'armature haute et basse comportent chacune deux niveaux d'éléments superposés, des lames plates de 120 millimètres de large pour 34 millimètres d'épaisseur.
Cette dernière valeur montre que l'on peut se contenter d'éléments de renfort faiblement dimensionnés, ce qui ouvre des perspectives extrêmement intéressantes que l'on ne pouvait obtenir précédemment avec les techniques classiques. En particulier, outre la facilité de fabrication des plats de composite, la faible épaisseur permet également de faciliter considérablement le transport dans la mesure où les plats peuvent être conditionnés en forme de rouleaux. En outre, on réalise une économie considérable de plats de composite de fibres de carbone dans la mise en oeuvre.
Les figures 11 à 13 illustrent une autre variante, dans laquelle l'armature interne de renfort en composite de fibres de carbone à haute résistance est constituée par des éléments allongés réalisés sous la forme de barres pleines, de section ronde ou autre. Comme cela est mieux visible sur la coupe de la figure 12, on utilise, à la fois en partie haute (comme en partie basse) de la poutre 10, des paires de barres de carbone juxtaposées.
On distingue ainsi une partie d'armature haute 13.1 qui est ici constituée de deux paires de barres 13'.11 de grande longueur, suivies de deux paires de barres 13'.12 de longueur plus faible. La partie d'armature basse 13.2 comporte de la même façon deux paires de barres 13.21 de grande longueur, et deux paires de barres de plus faible longueur 13.22. Les longueurs des barres sont comme précédemment déterminées à partir de la loi de variation retenue, par exemple en correspondance avec la courbe des moments fléchissants de la poutre.
En raison de l'importance de la section des barres de carbone, on peut avoir à faire face à des efforts importants exercés au niveau des extrémités libres des barres de carbone, lesquels efforts sont exercés directement sur le bois environnant. Pour éviter tout risque d'arrachement ou de délamination de cette zone fortement sollicitée, du corps en bois, il est intéressant de prévoir des plaques terminales de répartition des efforts, comme les plaques 15 illustrées ici. Ces plaques de butée seront de préférence réalisées également en carbone. Comme cela est mieux visible sur la vue éclatée de la figure 13, la plaque de butée 15 est encastrée dans une réservation associée 16 qui communique avec la réservation 14 recevant les deux barres de renfort 13'.11 juxtaposées. Les deux lames de bois adjacentes concernées 12.1, 12.2 présentent alors chacune deux engravures 14.21, 14.22 de section demi-cylindrique, destinées à recevoir les barres de renfort en composite de fibres de carbone à haute résistance. Au débouché de ces engravures demi-cylindriques, on trouve alors l'engravure transversale 16 qui communique avec les précédentes, correspondant à une demi-hauteur de la plaque de butée 15.
Comme précédemment, les barres de section ronde sont noyées dans la matière de collage utilisée pour l'assemblage des lames de bois. La matière de collage sera de préférence une colle de résorcine, et plus particulièrement une colle de résorcine-uréee-formol. Une telle colle réalise en effet une solidarisation extrêmement forte entre la surface des éléments de renfort en fibres de carbone et les fibres de bois adjacentes. L'armature de renfort 13 fait ainsi intimement corps avec le corps de poutre en lamellé-collé, et procure un comportement mécanique optimal pour la poutre armée ainsi réalisée.
On aura noté dans le cas de la réalisation d'une armature de renfort sous forme de barres de carbone, que l'on retrouve une partie d'armature haute 13.1 et une partie d'armature basse 13.2 disposées symétriquement par rapport à la fibre neutre de la poutre.
Grâce à l'armature interne en composite de fibres de carbone précédemment décrite, on obtient une compatibilité surprenante et très performante de déformation entre le bois et les fibres de carbone. Dans la pratique, les éléments en composite de fibres de carbone à haute résistance seront constitués par une association entre des fibres de carbone et une résine associée, obtenue grâce à une polymérisation dans un moule. Sous l'action des charges appliquées, on constate que le bois se déforme, et si l'on pousse les charges au fur et à mesure, en augmentant la charge de façon à atteindre la plastification des lames de bois, celles qui se trouvent sur les fibres extrêmes atteignent les limites de sa résistance et se plastifient, entraínant la colle qui flue et transmettant la charge à la deuxième lame, et ainsi de suite jusqu'à l'épuisement de la résistance des lames en bois. On obtient ainsi un diagramme de déformation qui n'est plus triangulaire, mais rectangulaire.
Par ailleurs, pour des portées de 25 à 40 mètres, l'utilisation d'une armature interne conforme à l'invention permet de limiter considérablement la hauteur des poutres, avec un gain de 30 à 40 % par rapport aux structures traditionnelles en lamellé-collé ne présentant aucune armature interne.
Par ailleurs, comme cela est visible sur les figures 3 et 6, il est intéressant de prévoir que la poutre 10 comporte des lames de bois 12.i et des éléments de renfort 13.1j, 13.2j incurvés de façon à présenter une contre-flèche notée c qui est maximale à mi-longueur de ladite poutre. Ainsi, le bord inférieur 18 de la poutre 10, ou intrados, est incurvé de telle sorte que la poutre de longue portée 10 présente une contre-flèche qui est maximale à mi-longueur de la poutre, le paramètre c étant de préférence donné par la relation c = 0,013 x (1/2L), où L est la longueur de la poutre 10. Ceci correspond alors à une contre-flèche de 1,3%.
La présence d'une telle contre-flèche permet de mieux maítriser les efforts des moments fléchissants, et aussi de favoriser les écoulements des eaux en toiture grâce à la déclivité ainsi formée qui guide les eaux de pluie en direction des extrémités des poutres de longue portée.
Un autre avantage de l'invention réside dans la participation de la poutre de longue portée au cloisonnement d'une partie de toiture de la superstructure.
En effet, si on se réfère aux figures 14 et 15, on constate que chaque poutre de longue portée à armature interne 10 est équipée latéralement, en partie haute et parallèlement au bord supérieur de celle-ci, de deux semelles d'appui 20 fixées par des boulons traversants 21. Ces semelles d'appui 20 s'étendent ainsi longitudinalement sur la presque totalité de la longueur de la poutre 10. Le bord supérieur de chacune des semelles 20 est disposé un peu plus bas que le bord supérieur de la poutre, ce qui ménage un espace d'appui pour des éléments d'extrémité 5.5 des poutrelles du type "joist canam". On peut alors disposer un élément de toiture 25, avec sa plaque supérieure d'étanchéité 26, son matelas intermédiaire isolant 27, et son bac de support ondulé 28, en appui sur les ensembles de poutrelles 5, la fixation étant assurée précisément sur les semelles précitées 20 par des tire-fond 22. Ainsi que cela est aisé à comprendre, les poutres de longue portée 2 et 10 réalisent un cloisonnement naturel de cette partie de toiture, ce qui permet de générer tout naturellement des espaces formant cantons de désenfumage. Les cantons étant ainsi réalisés permettent de rester conforme aux normes les plus sévères en matière de résistance au feu, sans qu'il soit nécessaire de rajouter des éléments constitutifs.
Enfin, la poutre armée conforme à l'invention, reste extrêmement homogène grâce à l'utilisation d'une surface maximale de collage bois sur bois, et à l'excellent travail du binôme carbone-bois. Cette technique permet par ailleurs une meilleure protection au feu du carbone, et, en le dissimulant, conserve à la poutre toute l'intégralité de son aspect bois.
Bien que la description qui précède concerne une application à la réalisation d'une superstructure modulaire, on pourra naturellement utiliser la poutre de longue portée dans d'autres ouvrages de génie civil, tels que tabliers de ponts, tabliers de passerelles ou ossatures de plate-forme, et plus généralement tout ouvrage nécessitant des éléments porteurs de grandes dimensions.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.

Claims (15)

  1. Poutre de longue portée (10) destinée à constituer un élément porteur d'une superstructure modulaire ou autre ouvrage de génie civil, ladite poutre étant constituée d'un corps principal en bois (12) à structure en lamellé-collé, et d'une armature interne de renfort (13) constituée par des éléments allongés en composite de fibres de carbone à haute résistance qui s'étendent suivant la direction longitudinale de la poutre, chacun desdits éléments allongés étant logé et collé dans une réservation associée latéralement non-débouchante, caractérisée en ce que l'armature interne de renfort (13) est formée d'une partie d'armature haute (13.1) et d'une partie d'armature basse (13.2) comportant chacune une pluralité d'éléments superposés (13.11, 13.12, 13.13 ; 13.21, 13.22, 13.23) dont la longueur décroít identiquement à partir des deux extrémités de ladite poutre au fur et à mesure que l'on s'éloigne du bord libre respectivement supérieur (19) ou inférieur (18) de la poutre conformément à une loi de variation prédéterminée, et dont la section est telle que la section totale des éléments de ladite pluralité haute ou basse d'éléments est au moins égale à une valeur minimale calculée en fonction des dimensions de la poutre et des charges appliquées sur ladite poutre.
  2. Poutre (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la loi de variation déterminant les longueurs des éléments d'armature (13.11, 13.12, 13.13 ; 13.21, 13.22, 13.23) correspond sensiblement à la courbe (MF) des moments fléchissants de ladite poutre.
  3. Poutre (10) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la partie d'armature haute (13.1) et la partie d'armature basse (13.2) sont agencées symétriquement par rapport à la fibre neutre (L) de ladite poutre.
  4. Poutre (10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie d'armature haute (13.1) et la partie d'armature basse (13.2) comportent chacune deux ou trois niveaux d'éléments de renfort superposés.
  5. Poutre (10) selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque niveau d'armature haute (13.1) ou basse (13.2) comporte deux éléments de renfort identiques juxtaposés.
  6. Poutre (10) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les éléments allongés de renfort (13.11, 13.12, 13.13 ; 13.21, 13.22, 13.23) sont des lames plates couchées.
  7. Poutre (10) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les éléments allongés de renfort (13'.11, 13'.12 ; 13'.21, 13'.22) sont des barres pleines, de section ronde ou autre.
  8. Poutre (10) selon les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que les lames plates juxtaposées (13.11) de chaque paire sont disposées côte à côte dans une réservation commune (14).
  9. Poutre (10) selon la revendication 8, caractérisée en ce que chaque réservation commune (14) est définie par une engravure non débouchante (14.2) pratiquée dans une lame de bois et par la face en regard (14.1) de la lame de bois directement adjacente.
  10. Poutre (10) selon les revendications 5 et 7, caractérisée en ce que les barres de renfort juxtaposées (13'.11) de chaque paire sont disposées dans des réservations associées (14) adjacentes mais non communicantes entre elles, chacune desdites réservations étant définie par deux engravures complémentaires non débouchantes (14.21, 14.22) pratiquées dans deux lames de bois adjacentes.
  11. Poutre (10) selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'il est prévu, contre chaque extrémité libre des barres de renfort de plus grande longueur (13'.11, 13'.21), une plaque de butée (15) encastrée dans une réservation associée (16) communiquant avec la réservation individuelle (14) recevant la barre de renfort concernée.
  12. Poutre (10) selon la revendication 8 ou la revendication 10, caractérisée en ce que chaque réservation commune ou individuelle (14) présente en outre au moins une saignée longitudinale (14.3, 14.4) débouchant dans ladite réservation, en vue d'éviter une délamination du bois de certaines lames, ou une fissuration du carbone de certains éléments de renfort (13.11).
  13. Poutre (10) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les éléments de renfort constituant les parties d'armature haute (13.1) et basse (13.2) sont tous noyés dans la matière de collage utilisée, celle-ci étant de préférence la même que la matière de collage solidarisant les lames de bois entre elles.
  14. Poutre (10) selon la revendication 13, caractérisée en ce que la matière de collage est une colle de résorcine, et de préférence une colle de résorcine-urée-formol.
  15. Poutre (10) selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle comporte des lames de bois (12.i) et des éléments de renfort (13.1j, 13.2j) incurvés, de façon à présenter une contre-flèche (c) qui est maximale à mi-longueur de ladite poutre.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2218978A1 (fr) 1973-02-22 1974-09-20 Uhalde Bernier Sa
EP0177350A2 (fr) 1984-10-04 1986-04-09 Albert Bruce Curtis Elément de construction de support renforcé
DE4100044A1 (de) * 1991-01-03 1992-07-09 Martin Dipl Ing Trautz Verbindungstechnik mit laengengestuften lamellen
FR2691993A1 (fr) 1992-06-03 1993-12-10 Caillaud Michel Poutres composées à membrures renforcées.
WO1996013378A1 (fr) 1994-10-28 1996-05-09 Tingley Daniel A Pieces de charpente en bois renforcees
FR2764622A1 (fr) 1997-06-17 1998-12-18 Paul Henri Mathis Poutre composite armee a base de fibres vegetales
WO2000017465A1 (fr) 1998-09-22 2000-03-30 Ernst Buchacher Liants de colle a bois renforces par des fibres de carbones
WO2001096108A1 (fr) 2000-06-09 2001-12-20 Dow Global Technologies Inc. Composite thermoplastique renforce par des fibres colle sur du bois
EP1260648A1 (fr) 2001-03-16 2002-11-27 Maurizio Piazza Procédé pour la production d'une poutre renforcée en bois et une telle poutre renforcée

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2218978A1 (fr) 1973-02-22 1974-09-20 Uhalde Bernier Sa
EP0177350A2 (fr) 1984-10-04 1986-04-09 Albert Bruce Curtis Elément de construction de support renforcé
DE4100044A1 (de) * 1991-01-03 1992-07-09 Martin Dipl Ing Trautz Verbindungstechnik mit laengengestuften lamellen
FR2691993A1 (fr) 1992-06-03 1993-12-10 Caillaud Michel Poutres composées à membrures renforcées.
WO1996013378A1 (fr) 1994-10-28 1996-05-09 Tingley Daniel A Pieces de charpente en bois renforcees
FR2764622A1 (fr) 1997-06-17 1998-12-18 Paul Henri Mathis Poutre composite armee a base de fibres vegetales
WO2000017465A1 (fr) 1998-09-22 2000-03-30 Ernst Buchacher Liants de colle a bois renforces par des fibres de carbones
WO2001096108A1 (fr) 2000-06-09 2001-12-20 Dow Global Technologies Inc. Composite thermoplastique renforce par des fibres colle sur du bois
EP1260648A1 (fr) 2001-03-16 2002-11-27 Maurizio Piazza Procédé pour la production d'une poutre renforcée en bois et une telle poutre renforcée

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