EP1600574A1 - Dispositif de connexion pour structure composite béton/acier à destination de planchers ou toitures - Google Patents

Dispositif de connexion pour structure composite béton/acier à destination de planchers ou toitures Download PDF

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EP1600574A1
EP1600574A1 EP04447130A EP04447130A EP1600574A1 EP 1600574 A1 EP1600574 A1 EP 1600574A1 EP 04447130 A EP04447130 A EP 04447130A EP 04447130 A EP04447130 A EP 04447130A EP 1600574 A1 EP1600574 A1 EP 1600574A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet
connectors
beams
floor
connecting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04447130A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Richard Kergen
Emmanuel Bortolotti
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ArcelorMittal Construction France SAS
Original Assignee
USINOR SA
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Filing date
Publication date
Application filed by USINOR SA filed Critical USINOR SA
Priority to EP04447130A priority Critical patent/EP1600574A1/fr
Priority to EP05750338A priority patent/EP1749137B1/fr
Priority to DE602005009947T priority patent/DE602005009947D1/de
Priority to AT05750338T priority patent/ATE409257T1/de
Priority to PCT/BE2005/000079 priority patent/WO2005116356A1/fr
Publication of EP1600574A1 publication Critical patent/EP1600574A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/16—Load-carrying floor structures wholly or partly cast or similarly formed in situ
    • E04B5/32—Floor structures wholly cast in situ with or without form units or reinforcements
    • E04B5/36—Floor structures wholly cast in situ with or without form units or reinforcements with form units as part of the floor
    • E04B5/38—Floor structures wholly cast in situ with or without form units or reinforcements with form units as part of the floor with slab-shaped form units acting simultaneously as reinforcement; Form slabs with reinforcements extending laterally outside the element
    • E04B5/40—Floor structures wholly cast in situ with or without form units or reinforcements with form units as part of the floor with slab-shaped form units acting simultaneously as reinforcement; Form slabs with reinforcements extending laterally outside the element with metal form-slabs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/16—Load-carrying floor structures wholly or partly cast or similarly formed in situ
    • E04B5/17—Floor structures partly formed in situ
    • E04B5/23—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated
    • E04B5/29—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated the prefabricated parts of the beams consisting wholly of metal

Definitions

  • the present invention relates to connectors and shutters fitted, preferably partially prefabricated, slabs of profiled sheet metal roof or roof, preferably periodic trapezoidal section and steel, with a view to joining them with a supporting structure main made of beams or beams.
  • sheet metal formwork metal usually steel, trapezoidal profile advantageously makes it possible to overcome this constraint and realize several floors at a time.
  • connection of metal sheets to profile trapezoidal on a structure is conventionally performed by simple installation with a fixation on the structure.
  • this method quickly becomes inapplicable as soon as the height shaped sheets become high. Indeed, on the one hand, this results in a significant consumption of height since the height of the final slab is equal to the sum heights of the beam and the sheet.
  • he appearing resistance problems due to localization of the support reaction during the concreting phase during which the sheet only takes over the loads due to the weight of the concrete and the implementation.
  • this technique presents the disadvantage of requiring a non-standard beam of which the bottom sole is wider than the sole higher.
  • the height of the beam is limited by the total height of the slab. Due to this restriction, the span of the beam is limited to same order of magnitude as that of metal sheet.
  • the diaphragm must be installed on site, which also represents an expensive operation.
  • Another possibility, proposed in the DE-A-42 15686, consists in suspending the sheet from strips secured to the upper sole of the beam (lle) s and protruding from it in cantilever for to allow precisely the hooking of the metal sheets high profile profiles.
  • These bars can be welded in prefabrication workshop of beams, with a regular spacing so that the steel sheet be deposited directly on these bars during the construction phase.
  • Other solidarity systems such that riveting, welding or strapping the barrettes can also be used. This system avoids the punching local since the sheet is suspended at the structure. It also has the advantage of presenting a combined low overall height since the height of the sheet is taken up by the beam, except for the height bars.
  • the beam used in this case can be a standard beam without concreting in the cores or a beam standard with concreting souls before laying, in case the fire requirements are more restrictive. Beams pre-inflected can also be used with this device. There is no scope limitation for the beams.
  • the present invention aims to provide a solution that does not have the disadvantages of the state of the technique.
  • the object of the invention is to provide a simple, rational, resistant and cheap metal trapezoidal sheet metal connection, serving as a base for a slab of floor or roof resting on a main structure made of beams or beams.
  • Another object of the invention is to provide a device for connecting plates to beams, independent of the differences in tolerances between these two types of structural elements.
  • the invention aims to complement provide a connection device that can be mounted on sheet metal in prefabrication workshop.
  • the purpose of the invention is also to provide shutters for drowning concrete the soul of beams of the main structure, and thus increase fire resistance.
  • Another object of the invention is to provide a connection device to prevent falling said sheets in case of accidental separation of beams in the case where concrete is non-existent or liquid.
  • a first aspect of the present invention relates to a device for connecting a plurality of profiled metal sheets, constituting a floor, on a beam or a truss, characterized in that includes upper support means pre-assembled on the floor and intended to be fixed on a sole upper beam and / or lower support means intended to rest on a lower flange of the beam and pivoted around a hinge to adjust where applicable the load distribution between the supports lower and upper.
  • the upper support means comprise at least one minus one end connector secured to each sheet individual and protruding from it longitudinally, to carry out the support and fixing of said sheet on the upper sole of the beam.
  • the connectors are prefixed by a mechanical means such as nailing, clinching or riveting, by fusion or gluing, or by combination of two or more of these means in the top of the sheet, directly on the underside of the sole or on the soul of it.
  • the connectors are slidably and retractably prefixed to the sheet metal, preferably in a folded area serving as a receptacle in said upper part of the sheet.
  • the connectors have a longitudinal extension less than the length of the sheet metal, preferably less than half the length of the sheet.
  • the connectors include a solid bar machined in the mass or a tube, preferably of square or rectangular section, or still a formed piece, by cutting and folding, from a flat sheet.
  • prefixed connectors at the end of the sheet have a height of less than 10 mm in relation to the thickness of the sheet, preferably are doubled, arranged on one another from and other of the sheet metal and possibly joined between them.
  • connection includes an articulation between a first and a second lower support element, said articulation preferably being hem, hinge or interlocking socket and being able to take over the load of floor construction.
  • the first support means lower is mountable in support on the floor plate, while the second lower support means is mountable resting on the lower flange of the beam via a stop means, possibly provided with a set screw.
  • the first support means lower level includes a local support means to distribute the load on the connectors and openings to be threaded on said connectors.
  • the first way lower support is also provided with flaps to ensure sealing against the floor during a casting of concrete.
  • the second way lower support is provided with at least one flap to ensure the watertightness with respect to the floor and flaps on each of its lateral sides to ensure the connection between said second contiguous means, this link being achievable by mechanical means such as nailing, clinching or riveting, by fusion or gluing.
  • the lower support means is provided with a tab constituting a stop element in relation to at the bottom flange of the beam.
  • a second object of the present invention relates to a metal structure or composite concrete / metal, the metal being preferably steel and the structure being preferably of mixed type poured concrete on construction site comprising a plurality of beams or beams structure on which a plurality of profiled sheets, preferably with essentially section trapezoidal and of high height, the latter serving as base or formwork to a slab of floor or roof, characterized in that each sheet includes a plurality connectors, as described above, attached to the beam by mechanical means such as nailing, clinching or riveting, fusion or gluing.
  • the structure comprises in addition to a plurality of end plate shutters for ensure the sealing during concreting of the composite slab and / or souls of the beams.
  • said connectors and / or shutters are mountable on the sheets in the workshop of prefabrication before use on site.
  • the structure includes in addition a hat frame embedded in poured concrete after assembly of the structure, while covering said connectors.
  • the shutters are set up on the sheets in the workshop of prefabrication, prior to shipment and floor assembly on site.
  • Figure 1.a shows schematically, according to a perspective view, the floor structure according to the present invention, having connectors to upper and lower supports.
  • Figure 1.b shows schematically, according to a sectional view in a transverse axis with respect to to the beams, the floor structure of Figure 1.a.
  • Figure 1.c shows schematically the floor structure of Figure 1.a, according to a view in cut in a longitudinal axis relative to the beams.
  • Figure 2 shows schematically, according to an exploded and perspective view, the device of connection for the floor structure according to this invention.
  • Figures 3.a to 3.c represent schematically a preferred embodiment where connectors and shutters were pre-assembled on a floor plate.
  • Figure 4 schematically represents the different constituents possible to achieve the connecting device according to the present invention.
  • the present invention proposes a novel technical and a new plate hooking device profiled metal 1, hereinafter referred to as "floor”, preferably steel and trapezoidal section, high relatively high, on beams or beams 2.
  • These connectors 3 have an end protruding longitudinally of the sheet 1 which will serve as support on the beam 2.
  • the link 4 of this support superior with the beam 2 is ensured either by a means 4, for example Hilti nail, either by fusion, by example spot welding, or even by gluing.
  • a fixation by self-punching rivets we will also use for example a fixation by self-punching rivets.
  • connection device presents a piece that can act as a shutter comprising a first lower support element 7 mounted pivoting about a hinge 13, for example of the type hem or hinge, on a second support element lower 8.
  • the first element 7 of the shutter relies on the floor plate 1, while the second element 8 of the shutter rests on the bottom flange of the beam 2.
  • Element 8 has a stop 18 as shown, possibly supplemented by a screw of setting 19, or any other stop means such as a corner, in order to adjust the load distribution between the lower and upper supports, thanks to the inclination variable of element 8.
  • FIG. 2 shows an exploded view of floor of the invention which has connectors 3 pre-assembled as upper support, as well as shutter elements reported 7 and 8, connected between them by the articulation 13.
  • Element 7 also has a local support element 12 to distribute the load on connectors 3 and of openings 11 to be put on assembly on the same connectors 3.
  • the element 7 is further provided with flaps 14 to seal against floor 1 when the concrete pour ( Figure 4).
  • element 8 is provided with a flap 15 to seal against the floor 1 and flaps 16 on each of its lateral sides to ensure the connection between adjacent elements 8 (FIG. 4). This connection is made for example by bolting, spot welding, mechanical stapling, clinching, etc.
  • the element 8 is terminated by the tab 18 constituting the stopping element with respect to the lower flange of the beam 2.
  • the articulated parts 7 and 8 constituting the lower support of the device of the invention are mounted on the floor before laying by simple threading on the connectors 3 through the openings 11.
  • the connectors 3 are preferably secured to the sheet metal 1 by prefabrication in the workshop, which makes it possible to avoid perform the operation on site.
  • transportation and handling of prefabricated beams 2 are therefore not affected by the presence of a support apparatus or welded bars on the latter, as in the state of the technique.
  • the junction (not shown) with sheet 1 is for example a spot weld, an assembly mechanical, etc.
  • the connection with the beam 2 is realized during the assembly of the floor, for example in the form of a spot weld, a Hilti nail, etc.
  • the connectors 3 can for example be machined in the mass from a solid bar, consist of a tube to which a square is welded or still consist of a piece obtained by cutting and folding.
  • the connectors 3 are fixed in the upper zone of sheet 1, directly on the face bottom of the upper sole folded so adequate to receive the connectors, either on the soul.
  • the sheet 1 provided with connectors 3 is placed on the beam 2 on the same site.
  • the paws protruding connectors 3 and solidarity initially from the sheet can then be fixed to the beam by a mechanical means 4, by fusion or by gluing.
  • the fixing connectors 3 on the beam allows advantageously the recovery of horizontal forces. This operation ensures the continuity of the connection sheet / beam, which allows to use the diaphragm effect (recovery of horizontal forces) of the sheet in order to limit the dumping of beams in the absence of concrete or in the construction phase.
  • This connection improves also safety and avoids falling sheets in the case of accidental spacing of the beams.
  • the invention takes advantage of the shutter function of parts 7, 8, allowing simultaneous concreting of the slab and souls of beams 2 on site. These shutters therefore avoid the need for ground concreting of souls beams since the operation is simultaneous with that of concreting the slab.
  • shutters prefabricated can be designed to make floors stackable in the form of bundles, which facilitates their handling and their transport.
  • the shutter consists of at least two parts 6, 10 pre-assembled on the floor or laid at the time of the construction site.
  • the support is only higher thanks to the connectors 3.
  • These parts 6, 10 are flanges which can be pre-assembled on sheet 1 in the workshop with the supports 3.
  • the flange 6 closes the wave of the sheet.
  • the shutters 6 are presented in a detailed view of the FIG. 4.
  • the flanges 6 have a certain angle of inclination of the shutter face for allow stacking of pre-made floors, not the stacking being the thickness of the connectors 3.
  • the underside of the connectors 3 coincide with the lower plane 20 of the shutter piece 10, shown in Figure 4.
  • a hat frame (not shown) covering the connectors 3 may be provided in case of mixed slab. This frame will then be embedded in the concrete sank. This hat frame thus prevents the risk of fall of the floor slab and further increases the ability to redistribute efforts in the structure in accidental solicitation.

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Abstract

La présente invention se rapporte à un dispositif pour la connexion d'une pluralité de tôles métalliques profilées (1), constituant un plancher, sur une poutre ou une poutrelle (2), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'appui supérieur (3) préassemblés sur le plancher et destinés à être fixés sur une semelle supérieure de la poutre (2) et/ou des moyens d'appui inférieur (7,8) destinés à reposer sur une semelle inférieure de la poutre (2) et montés pivotants autour d'une articulation (13) pour ajuster le cas échéant la répartition de charge entre les appuis inférieur et supérieur. <IMAGE>

Description

Objet de l'invention
La présente invention se rapporte à des éléments connecteurs et obturateurs équipant, de préférence selon un mode partiellement préfabriqué, des dalles de plancher ou toiture à base de tôle profilées, de préférence à section trapézoïdale périodique et en acier, en vue de la jonction de celles-ci avec une structure porteuse principale réalisée en poutres ou poutrelles.
Arrière-plan technologique et état de la technique
Il est bien connu que la réalisation par coffrage de dalles de plancher en béton, en appui sur une structure de poutres, nécessite la pose d'étais. Lors de la réalisation d'immeubles à étages, cet étayage est contraignant dans la mesure où le montage d'un étage supplémentaire requiert l'étayage à l'étage immédiatement inférieur, dont le plancher doit déjà être complètement solidifié.
L'utilisation de coffrages en tôles métalliques, généralement en acier, à profil trapézoïdal permet avantageusement de s'affranchir de cette contrainte et de réaliser plusieurs étages à la fois.
La connexion de tôles métalliques à profil trapézoïdal sur une structure est classiquement réalisée par simple pose avec une fixation sur la structure. Dans le cas de dalles de portée supérieure à 4-5 mètres, cette méthode devient rapidement inapplicable dès que la hauteur des tôles profilées devient élevée. En effet, d'une part, il en résulte une consommation de hauteur importante puisque la hauteur de la dalle finale est égale à la somme des hauteurs de la poutre et de la tôle. D'autre part, il apparaít des problèmes de résistance dus à la localisation de la réaction d'appui, lors de la phase de bétonnage pendant laquelle la tôle reprend seule les charges dues au poids du béton et à la mise en oeuvre.
Différentes sortes de connecteurs ont été développés pour pallier ces inconvénients.
Dans la demande DE-A-30 04615, la rigidité de la dalle enrobée de béton est augmentée en noyant une paillasse métallique dans le béton au-dessus du profilé, la paillasse reposant sur la poutre de structure au moyen de chevilles.
Par ailleurs, dans le brevet US-A-6,112,482, on a proposé l'utilisation d'un diaphragme local comme appareil d'appui, reposant sur la semelle inférieure de la poutre support. Cette pièce complémentaire a une fonction de renforcement de la résistance de la structure, dans la mesure où elle permet de reprendre l'effort par le haut, en sommet d'onde. La tôle en métal est donc déposée sur cet appareil, ce qui a le mérite d'éviter la ruine locale par excès de compression dans la zone d'appui, tout en réduisant la hauteur totale de la dalle. Pour les structures composites en béton, ce diaphragme est directement utilisé comme obturateur pour le béton en phase liquide. Ce dispositif présente en outre l'avantage de noyer la poutrelle de béton dans le cas d'un tel plancher mixte acier/béton, avec comme avantage supplémentaire d'augmenter la résistance au feu de la structure.
Cependant, cette technique présente le désavantage de nécessiter une poutrelle non standard dont la semelle inférieure est plus large que la semelle supérieure. De plus, la hauteur de la poutre se trouve limitée par la hauteur totale de la dalle. En raison de cette restriction, la portée de la poutre est limitée au même ordre de grandeur que celle de la tôle en métal. En outre, le diaphragme doit être posé sur chantier, ce qui représente également une opération coûteuse.
Une autre possibilité, proposée dans le document DE-A-42 15686, consiste à suspendre la tôle à des barrettes solidarisées à la semelle supérieure des poutre(lle)s et dépassant de celle-ci en porte-à-faux pour permettre précisément l'accrochage des tôles métalliques profilées de hauteur importante. Ces barrettes peuvent être soudées en atelier de préfabrication des poutrelles, avec un espacement régulier de telle sorte que la tôle en acier soit déposée directement sur ces barrettes au cours de la phase de chantier. D'autres systèmes de solidarisation tels que le rivetage, le soudage ou le sanglage des barrettes peuvent aussi être utilisés. Ce système permet d'éviter le poinçonnement local puisque la tôle est suspendue à la structure. Il possède également l'avantage de présenter une faible hauteur combinée totale puisque la hauteur de la tôle est reprise par la poutre, à l'exception de la hauteur des barrettes. La poutre utilisée dans ce cas peut être une poutre standard sans bétonnage dans les âmes ou une poutre standard avec bétonnage des âmes avant pose, dans le cas où les exigences au feu sont plus restrictives. Des poutres pré-fléchies sont également utilisables avec ce dispositif. Il n'y a donc pas de limitation de portée pour les poutres.
Dans le cas des structures mixtes acier/béton, des obturateurs doivent être disposés sur chantier. Les barrettes étant soudées directement sur la poutrelle, la manutention des poutrelles préfabriquées est rendue plus difficile. En effet, ces barrettes peuvent être abímées lors du transport et du montage in situ. L'espacement des barrettes, déterminé en atelier de préfabrication, pose également certains problèmes de tolérance lors- de la pose de la tôle sur la structure puisque les tolérances exigées à la préfabrication des poutres, qui sont faibles, diffèrent habituellement des tolérances dimensionnelles de fabrication de la tôle, qui sont assez élevées. Ces inconvénients nécessitent parfois de corriger les défauts constatés sur le chantier, ce qui représente un surcoût.
Encore une autre possibilité, relevée dans l'état de la technique, et décrite dans le brevet américain US-A-3,108,662, est d'utiliser des tôles profilées présentant des flancs d'onde relevés et recourbés vers l'intérieur des tôles le long des bords supérieurs longitudinaux, de manière à permettre le passage, sur toute la longueur de la tôle, de renforts tels que tubes ou ronds à béton, qui s'appuient en outre sur des poutrelles ou des murs de structure. Ce type de renfort permet d'augmenter sensiblement la résistance en flexion des tôles, de diminuer la flèche et par conséquent de supporter une charge totale de dalle plus élevée. Cette solution présente le désavantage d'être coûteuse dans la mesure où les tubes de renfort doivent s'étendre sur toute la longueur de la tôle profilée.
Le système par simple pose, avec fixation, ne constitue pas une liaison continue entre tôle et poutre. La tôle ne peut donc pas contreventer la poutre contre le déversement, grâce à un effet diaphragme tel que décrit dans le document US-A-6,112,482. Ainsi, que ce soit dans le cas d'une structure sèche en l'absence de béton, soit dans la phase de construction dans laquelle le béton coulé n'est pas encore en résistance, avec une tendance au flambement de la poutre, ce manque de continuité n'exclut pas le risque de chute des tôles dans le cas d'un écartement accidentel des poutres avec rupture des connecteurs.
Buts de l'invention
La présente invention vise à fournir une solution qui ne présente pas les inconvénients de l'état de la technique.
Plus particulièrement, l'invention a pour but de fournir un dispositif simple, rationnel, résistant et bon marché de connexion de tôles trapézoïdales en métal, servant de base à une dalle de plancher ou toiture reposant sur une structure principale faite de poutres ou poutrelles.
L'invention a encore pour but de fournir un dispositif de connexion de tôles à des poutrelles, indépendant des différences de tolérances existant entre ces deux types d'éléments structuraux.
L'invention a pour but complémentaire de fournir un dispositif de connexion pouvant être monté sur les tôles en atelier de préfabrication.
L'invention a encore pour but de fournir des obturateurs permettant de noyer de béton l'âme des poutrelles de la structure principale, et ainsi augmenter la résistance au feu.
L'invention a encore pour but de fournir un dispositif de connexion permettant d'éviter la chute desdites tôles en cas d'écartement accidentel des poutrelles dans le cas où le béton est inexistant ou encore liquide.
Principaux éléments caractéristiques de l'invention
Un premier aspect de la présente invention concerne un dispositif pour la connexion d'une pluralité de tôles métalliques profilées, constituant un plancher, sur une poutre ou une poutrelle, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'appui supérieur préassemblés sur le plancher et destinés à être fixés sur une semelle supérieure de la poutre et/ou des moyens d'appui inférieur destinés à reposer sur une semelle inférieure de la poutre et montés pivotants autour d'une articulation pour ajuster le cas échéant la répartition de charge entre les appuis inférieur et supérieur.
Selon une première modalité préférée de l'invention, les moyens d'appui supérieur comprennent au moins un connecteur en bout solidarisé à chaque tôle individuelle et dépassant de celle-ci longitudinalement, pour réaliser l'appui et la fixation de ladite tôle sur la semelle supérieure de la poutre.
Avantageusement, les connecteurs sont préfixés par un moyen mécanique tel que clouage, clinchage ou rivetage, par fusion ou par collage, ou par une combinaison d'au moins deux de ces moyens, dans la partie supérieure de la tôle, directement sur la face inférieure de la semelle ou sur l'âme de celle-ci.
Toujours avantageusement, les connecteurs sont préfixés de manière coulissante et rétractable à la tôle, de préférence dans une zone pliée servant de réceptacle dans ladite partie supérieure de la tôle.
De préférence, les connecteurs ont une extension longitudinale inférieure à la longueur de la tôle, de préférence inférieure à la demi-longueur de la tôle.
Encore de préférence, les connecteurs comprennent une barrette pleine usinée dans la masse ou un tube, de préférence de section carrée ou rectangulaire, ou encore une pièce formée, par découpe et pliage, à partir d'une tôle plate.
De manière particulièrement avantageuse, les connecteurs préfixés en bout de tôle ont une hauteur d'au moins 10 mm par rapport à l'épaisseur de la tôle, de préférence sont doublés, disposés l'un sur l'autre de part et d'autre de la tôle et solidarisés éventuellement entre eux.
Selon une deuxième modalité préférée de l'invention, éventuellement combinée avec la première modalité préférée énoncée ci-dessus, le dispositif de connexion comprend une articulation entre un premier et un deuxième élément d'appui inférieur, ladite articulation étant de préférence de type ourlet, charnière ou emboítement articulé et étant apte à reprendre la charge de construction du plancher.
Selon l'invention, le premier moyen d'appui inférieur est montable en appui sur la tôle de plancher, tandis que le deuxième moyen d'appui inférieur est montable en appui sur la semelle inférieure de la poutre via un moyen d'arrêt, muni éventuellement d'une vis de réglage.
Avantageusement, le premier moyen d'appui inférieur comprend un moyen d'appui local pour répartir la charge sur les connecteurs et des ouvertures pour être enfilé sur lesdits connecteurs.
Toujours avantageusement, le premier moyen d'appui inférieur est en outre muni de rabats pour assurer l'étanchéité par rapport au plancher lors d'une coulée de béton.
Encore avantageusement, le deuxième moyen d'appui inférieur est muni d'au moins un rabat pour assurer l'étanchéité par rapport au plancher et de rabats sur chacun de ses côtés latéraux pour assurer la liaison entre desdits deuxièmes moyens contigus, cette liaison étant réalisable par un moyen mécanique tel que clouage, clinchage ou rivetage, par fusion ou par collage.
De préférence, le moyen d'appui inférieur est muni d'une patte constituant un élément d'arrêt par rapport à la semelle inférieure de la poutre.
Un deuxième objet de la présente invention concerne une structure métallique ou composite béton/métal, le métal étant de préférence de l'acier et la structure étant de préférence de type mixte à béton coulé sur chantier, comprenant une pluralité de poutres ou poutrelles de structure sur lesquelles s'appuient une pluralité de tôles profilées, de préférence à section essentiellement trapézoïdale et de hauteur élevée, ces dernières servant de base ou de coffrage à une dalle de plancher ou de toiture, caractérisée en ce que chaque tôle comprend une pluralité de connecteurs, tels que décrits ci-dessus, fixés à la poutre par un moyen mécanique tel que clouage, clinchage ou rivetage, par fusion ou par collage.
Avantageusement la structure comporte en outre une pluralité d'obturateurs en bout de tôle pour assurer l'étanchage lors du bétonnage de la dalle composite et/ou des âmes des poutres.
De préférence, lesdits connecteurs et/ou obturateurs sont montables sur les tôles en atelier de préfabrication avant l'utilisation sur chantier.
Toujours de préférence, la structure comprend en outre une armature chapeau noyée dans le béton coulé après montage de la structure, tout en recouvrant lesdits connecteurs.
Un troisième objet de la présente invention concerne un procédé de fabrication d'une structure métallique, ou composite béton/métal, telle que décrite ci-dessus, caractérisé au moins par les étapes suivantes :
  • des connecteurs en bout faisant office de moyens d'appui supérieur sont fixés en atelier de préfabrication dans le sens longitudinal sur des tôles métalliques profilées de hauteur élevée, par un moyen mécanique tel que clouage, clinchage ou rivetage, par fusion ou par collage, de préférence dans la partie supérieure de la tôle, directement sur la face inférieure de la semelle ou sur l'âme de celle-ci ;
  • les dites tôles munies de leurs moyens d'appui sont acheminées sur chantier et mises en place sur une ou plusieurs poutres ;
  • des obturateurs de l'onde des tôles comprenant des flasques sont éventuellement mis en place au voisinage de la jonction des poutres et des tôles ;
  • les connecteurs des tôles sont fixés aux poutres par un moyen mécanique, par fusion ou par collage ;
  • éventuellement, les obturateurs sont fixés aux poutres et/ou entre eux par un moyen mécanique, par fusion ou par collage ;
  • dans le cas de la présence d'obturateurs, un bétonnage des dalles de plancher ou toiture est réalisé pour les dalles mixtes à béton coulé présentant des exigences élevées de résistance au feu.
Selon une modalité avantageuse de réalisation du procédé, celui-ci est tel que :
  • des moyens d'appui inférieur faisant également office d'obturateurs, pour le bétonnage des âmes des poutres, sont fixés en outre de manière transverse en bout de plancher, par un moyen mécanique, par fusion ou par collage ;
  • lesdits moyens sont mis en place au voisinage de la jonction des poutres et des tôles ;
  • éventuellement, lesdits moyens sont fixés aux poutres et/ou entre eux par un moyen mécanique, par fusion ou par collage, de préférence en réglant la répartition de charge entre les appuis supérieur et inférieur ;
  • un bétonnage simultané des âmes des poutres et des dalles de plancher ou toiture est réalisé dans le cas des dalles mixtes à béton coulé présentant des exigences élevées de résistance au feu.
Toujours avantageusement, les obturateurs sont mis en place sur les tôles en atelier de préfabrication, préalablement à l'acheminement et au montage des planchers sur chantier.
Brève description des figures
La figure 1.a représente schématiquement, selon une vue en perspective, la structure de plancher selon la présente invention, présentant des connecteurs à appuis supérieur et inférieur.
La figure 1.b représente schématiquement, selon une vue en coupe dans un axe transversal par rapport aux poutres, la structure de plancher de la figure 1.a.
La figure 1.c représente schématiquement la structure de plancher de la figure 1.a, selon une vue en coupe dans un axe longitudinal par rapport aux poutres.
La figure 2 représente schématiquement, selon une vue éclatée et en perspective, le dispositif de connexion pour la structure de plancher selon la présente invention.
Les figures 3.a à 3.c représentent schématiquement une forme d'exécution préférée où des connecteurs et obturateurs ont été pré-assemblés sur une tôle de plancher.
La figure 4 représente schématiquement les différents constituants possibles pour réaliser le dispositif de connexion selon la présente invention.
Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention
La présente invention propose une nouvelle technique et un nouveau dispositif d'accrochage de tôles métalliques profilées 1, ci-après appelées "plancher", de préférence en acier et à section trapézoïdale, de hauteur relativement élevée, sur des poutres ou poutrelles 2.
De la manière la plus générale illustrée sur les figures 1.a à 1.c, on utilise des connecteurs de suspension 3, directement fixés sur la tôle 1.
Ces connecteurs 3 ont une extrémité dépassant longitudinalement de la tôle 1 qui va servir d'appui supérieur sur la poutrelle 2. La liaison 4 de cet appui supérieur avec la poutrelle 2 est assurée soit par un moyen mécanique 4, par exemple clou Hilti, soit par fusion, par exemple soudure par point, ou soit encore par collage. On utilisera aussi par exemple une fixation par rivets autopoinçonneurs.
D'autre part, le dispositif de connexion présente une pièce pouvant jouer le rôle d'un obturateur comprenant un premier élément d'appui inférieur 7 monté pivotant autour d'une articulation 13, par exemple de type ourlet ou charnière, sur un deuxième élément d'appui inférieur 8. Le premier élément 7 de l'obturateur s'appuie sur la tôle de plancher 1, tandis que le deuxième élément 8 de l'obturateur s'appuie sur la semelle inférieure de la poutrelle 2. L'élément 8 est doté d'un élément d'arrêt 18 tel que représenté, complété éventuellement par une vis de réglage 19, ou de tout autre moyen d'arrêt tel qu'un coin, de manière à ajuster la répartition de charge entre les appuis inférieur et supérieur, grâce à l'inclinaison variable de l'élément 8.
La figure 2 montre une vue éclatée du plancher de l'invention qui présente des connecteurs 3 préassemblés faisant office d'appuis supérieurs, ainsi que des éléments obturateurs rapportés 7 et 8, connectés entre eux par l'articulation 13. Comme représenté à la figure 4, l'élément 7 est également doté d'un élément d'appui local 12 pour répartir la charge sur les connecteurs 3 et d'ouvertures 11 pour être enfilé au montage sur les mêmes connecteurs 3. L'élément 7 est en outre muni de rabats 14 pour assurer l'étanchéité par rapport au plancher 1 lors de la coulée de béton (Figure 4). De même, l'élément 8 est doté d'un rabat 15 pour assurer l'étanchéité par rapport au plancher 1 et de rabats 16 sur chacun de ses côtés latéraux pour assurer la liaison entre éléments 8 contigus (Figure 4). Cette liaison est réalisée par exemple par boulonnage, soudage par points, agrafage mécanique, clinchage, etc. Enfin, l'élément 8 est terminé par la patte 18 constituant l'élément d'arrêt par rapport à la semelle inférieure de la poutrelle 2.
De préférence, les pièces articulées 7 et 8 constituant l'appui inférieur du dispositif de l'invention sont montées sur le plancher avant la pose par simple enfilage sur les connecteurs 3 par les ouvertures 11.
Comme représenté sur les figure 3.a à 3.c, les connecteurs 3 sont de préférence solidarisés à la tôle 1 par préfabrication en atelier, ce qui permet d'éviter de réaliser l'opération sur chantier. Ainsi, le transport et la manutention des poutres préfabriquées 2 ne sont donc pas affectés par la présence d'un appareil d'appui ou de barrettes soudées sur ces dernières, comme dans l'état de la technique. La jonction (non représentée) avec la tôle 1 est par exemple une soudure par points, un assemblage mécanique, etc. Comme mentionné ci-dessus, la connexion avec la poutrelle 2 est réalisée lors du montage du plancher, par exemple sous forme d'une soudure par points, d'un clou Hilti, etc.
Les connecteurs 3 peuvent par exemple être usinés dans la masse à partir d'une barrette pleine, consister en un tube auquel une équerre est soudée ou encore consister en une pièce obtenue par découpe et pliage.
Afin d'éviter la ruine locale par excès de compression à l'appui, les connecteurs 3 sont fixés dans la zone supérieure de la tôle 1, soit directement sur la face inférieure de la semelle supérieure pliée de manière adéquate pour recevoir les connecteurs, soit sur l'âme.
La tôle 1 munie de connecteurs 3 est posée sur la poutre 2 sur le chantier même. Les pattes dépassantes des connecteurs 3 et solidaires initialement de la tôle peuvent alors être fixées sur la poutre par un moyen mécanique 4, par fusion ou encore par collage. La fixation des connecteurs 3 sur la poutre permet avantageusement la reprise des efforts horizontaux. Cette opération permet d'assurer la continuité de la liaison tôle/poutrelle, ce qui permet d'utiliser l'effet diaphragme (reprise des efforts horizontaux) de la tôle afin de limiter le déversement des poutrelles en l'absence de béton ou en phase de construction. Cette connexion améliore également la sécurité et évite la chute des tôles dans le cas d'un écartement accidentel des poutres.
Dans le cas d'exigences particulières à l'incendie et pour les dalles mixtes acier/béton, l'invention tire profit de la fonction d'obturation des pièces 7, 8, autorisant le bétonnage simultané de la dalle et des âmes des poutres 2 sur chantier. Ces obturateurs évitent donc la nécessité d'un bétonnage au sol des âmes des poutrelles puisque l'opération est simultanée avec celle de bétonnage de la dalle. En outre, des obturateurs préfabriqués peuvent être conçus pour rendre les planchers empilables sous forme de fagots, ce qui facilite leur manutention et leur transport.
Selon encore une autre modalité d'exécution préférée de l'invention, illustrée sur les figures 3.a à 3.c, l'obturateur est constitué d'au moins deux pièces 6, 10 préassemblées sur le plancher ou posées au moment du chantier. Dans ce cas, l'appui est uniquement supérieur grâce aux connecteurs 3. Ces pièces 6, 10 sont des flasques qui peuvent être pré-assemblés sur la tôle 1 en atelier avec les appuis 3. Le flasque 6 obture l'onde de la tôle. Les obturateurs 6 sont présentés en vue détaillée sur la figure 4. Avantageusement, les flasques 6 présentent un certain angle d'inclinaison de la face d'obturation pour permettre un empilage des planchers pré-fabriqués, le pas d'empilage étant l'épaisseur des connecteurs 3. Par ailleurs, la face inférieure des connecteurs 3 coïncide avec le plan inférieur 20 de la pièce d'obturation 10, représentée à la figure 4.
Enfin, une armature chapeau (non représentée) recouvrant les connecteurs 3 peut être prévue en cas de dalle mixte. Cette armature sera alors noyée dans le béton coulé. Cette armature chapeau prévient ainsi le risque de chute de la dalle de plancher et augmente encore la capacité à redistribuer les efforts dans la structure en cas de sollicitations accidentelles.

Claims (20)

  1. Dispositif pour la connexion d'une pluralité de tôles métalliques profilées (1), constituant un plancher, sur une poutre ou une poutrelle (2),
    caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'appui supérieur (3) préasssmblés sur le plancher et destinés à être fixés sur une semelle supérieure de la poutre (2) et/ou des moyens d'appui inférieur (7,8) destinés à reposer sur une semelle inférieure de la poutre (2) et montés pivotants autour d'une articulation (13) pour ajuster le cas échéant la répartition de charge entre les appuis inférieur et supérieur.
  2. Dispositif de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'appui supérieur comprennent au moins un connecteur en bout (3) solidarisé à chaque tôle (1) individuelle et dépassant de celle-ci longitudinalement, pour réaliser l'appui et la fixation de ladite tôle (1) sur la semelle supérieure de la poutre (2).
  3. Dispositif de connexion selon la revendication 2, caractérisé en ce que les connecteurs (3) sont préfixés par un moyen mécanique tel que clouage, clinchage ou rivetage, par fusion ou par collage, ou par une combinaison d'au moins deux de ces moyens, dans la partie supérieure de la tôle (1), directement sur la face inférieure de la semelle ou sur l'âme de celle-ci.
  4. Dispositif de connexion selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les connecteurs (3) sont préfixés de manière coulissante et rétractable à la tôle (1), de préférence dans une zone pliée servant de réceptacle dans ladite partie supérieure de la tôle (1).
  5. Dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les connecteurs (3) ont une extension longitudinale inférieure à la longueur de la tôle, de préférence inférieure à la demi-longueur de la tôle.
  6. Dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les connecteurs (3) comprennent une barrette pleine usinée dans la masse ou un tube, de préférence de section carrée ou rectangulaire, ou encore une pièce formée, par découpe et pliage, à partir d'une tôle plate.
  7. Dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les connecteurs (3) préfixés en bout de tôle ont une hauteur d'au moins 10 mm par rapport à l'épaisseur de la tôle, de préférence sont doublés, disposés l'un sur l'autre de part et d'autre de la tôle (1) et solidarisés éventuellement entre eux.
  8. Dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une articulation (13) entre un premier et un deuxième élément d'appui inférieur (7,8), ladite articulation étant de préférence de type ourlet, charnière ou emboítement articulé et étant apte à reprendre la charge de construction du plancher.
  9. Dispositif de connexion selon la revendications 8, caractérisé en ce le premier moyen d'appui inférieur (7) est montable en appui sur la tôle de plancher (1), tandis que le deuxième moyen d'appui inférieur (8) est montable en appui sur la semelle inférieure de la poutre (2) via un moyen d'arrêt (18), muni éventuellement d'une vis de réglage (19).
  10. Dispositif de connexion selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le premier moyen d'appui inférieur (7) comprend un moyen d'appui local (12) pour répartir la charge sur les connecteurs (3) et des ouvertures (11) pour être enfilé sur lesdits connecteurs (3).
  11. Dispositif de connexion selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que le premier moyen d'appui inférieur (7) est en outre muni de rabats (14) pour assurer l'étanchéité par rapport au plancher (1) lors d'une coulée de béton.
  12. Dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le deuxième moyen d'appui inférieur (8) est muni d'au moins un rabat (15) pour assurer l'étanchéité par rapport au plancher (1) et de rabats (16) sur chacun de ses côtés latéraux pour assurer la liaison entre desdits deuxièmes moyens (8) contigus, cette liaison étant réalisable par un moyen mécanique tel que clouage, clinchage ou rivetage, par fusion ou par collage.
  13. Dispositif de connexion selon la revendication 12, caractérisé en ce que le moyen d'appui inférieur (8) est muni d'une patte (18) constituant un élément d'arrêt par rapport à la semelle inférieure de la poutre (2).
  14. Structure métallique ou composite béton/métal, le métal étant de préférence de l'acier et la structure étant de préférence de type mixte à béton coulé sur chantier, comprenant une pluralité de poutres ou poutrelles de structure (2) sur lesquelles s'appuient une pluralité de tôles (1) profilées, de préférence à section essentiellement trapézoïdale et de hauteur élevée, ces dernières servant de base ou de coffrage à une dalle de plancher ou de toiture, caractérisée en ce que chaque tôle (1) comprend une pluralité de connecteurs (3), selon l'une quelconque des revendications précédentes, fixés à la poutre (2) par un moyen mécanique (4) tel que clouage, clinchage ou rivetage, par fusion ou par collage.
  15. Structure selon la revendication 14,
    caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une pluralité d'obturateurs (6,7,8,10) en bout de tôle (1) pour assurer l'étanchage lors du bétonnage de la dalle composite et/ou des âmes des poutres.
  16. Structure selon la revendication 14 ou 15, caractérisée en ce que lesdits connecteurs (3) et/ou obturateurs (6,7,8,10) sont montables sur les tôles (1) en atelier de préfabrication avant l'utilisation sur chantier.
  17. Structure selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une armature chapeau noyée dans le béton coulé après montage de la structure, tout en recouvrant lesdits connecteurs.
  18. Procédé de fabrication d'une structure métallique, ou composite béton/métal, selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé au moins par les étapes suivantes :
    des connecteurs en bout (3) faisant office de moyens d'appui supérieur sont fixés en atelier de préfabrication dans le sens longitudinal sur des tôles métalliques profilées de hauteur élevée (1), par un moyen mécanique tel que clouage, clinchage ou rivetage, par fusion ou par collage, de préférence dans la partie supérieure de la tôle (1), directement sur la face inférieure de la semelle ou sur l'âme de celle-ci ;
    les dites tôles (1) munies de leurs moyens d'appui (3) sont acheminées sur chantier et mises en place sur une ou plusieurs poutres (2) ;
    des obturateurs de l'onde des tôles (1) comprenant des flasques (6,10) sont éventuellement mis en place au voisinage de la jonction des poutres (2) et des tôles (1) ;
    les connecteurs (3) des tôles (1) sont fixés aux poutres (2) par un moyen mécanique (4), par fusion ou par collage ;
    éventuellement, les obturateurs (6,10) sont fixés aux poutres (2) et/ou entre eux par un moyen mécanique (4), par fusion ou par collage ;
    dans le cas de la présence d'obturateurs (6,10), un bétonnage des dalles de plancher ou toiture est réalisé pour les dalles mixtes à béton coulé présentant des exigences élevées de résistance au feu.
  19. Procédé selon la revendication 18,
    caractérisé en ce que :
    des moyens d'appui inférieur (7,8), faisant également office d'obturateurs pour le bétonnage des âmes des poutres (2), sont fixés en outre de manière transverse en bout de plancher, par un moyen mécanique, par fusion ou par collage ;
    lesdits moyens (7,8) sont mis en place au voisinage de la jonction des poutres (2) et des tôles (1) ;
    éventuellement, lesdits moyens (7,8) sont fixés aux poutres (2) et/ou entre eux par un moyen mécanique, par fusion ou par collage, de préférence en réglant la répartition de charge entre les appuis supérieur et inférieur ;
    un bétonnage simultané des âmes des poutres et des dalles de plancher ou toiture est réalisé dans le cas des dalles mixtes à béton coulé présentant des exigences élevées de résistance au feu.
  20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que les obturateurs (6,7,8,10) sont mis en place sur les tôles (1) en atelier de préfabrication, préalablement à l'acheminement et au montage des planchers (1) sur chantier.
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