FR2585393A1 - Beam or other construction element made of timber which is reinforced by means of a reinforcing element, and method for its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne d'une façon générale les charpentes en bois et les poutres utilisées pour leur construction et elle est plus particulièrement relative à leur renforcement. The present invention relates generally to wooden frames and beams used for their construction and it is more particularly relating to their reinforcement.
On connais déJà le procédé de réfection des parties affaiblies des poutres de charpentes anciennes attaquées par la pourriture ou par les insectes parasites du bois qui consiste, comme décrit en particulier dans le brevet fran çais BETA nO 72/5501, à introduire dans la partie détériorée, dans des trous percés à cet effet, des tiges en un matériau rigide, et à injecter dans ces trous une résine synthétique polymérisable qui imprègne le bois poreux et forme avec celui-ci en durcissant une masse homogène fortement liée auxdites tiges qui assurent la liaison avec une partie saine des bois dans laquelle elles s'étendent partiellement. We already know the process of repairing weakened parts of old structural beams attacked by decay or by parasitic wood insects which consists, as described in particular in the French patent BETA nO 72/5501, to be introduced into the deteriorated part , in holes drilled for this purpose, rods in a rigid material, and in injecting into these holes a polymerizable synthetic resin which permeates porous wood and forms with it hardening a homogeneous mass strongly linked to said rods which provide the connection with a healthy part of the woods in which they partially extend.
Ce procédé, qui donne des résultats tout à fait satisfaisants, a trouvé un grand développement pour la réfection des charpentes de nombreux monuments anciens. This process, which gives completely satisfactory results, has found great development in the repair of the frameworks of many ancient monuments.
On a rencontré récemment de nouveaux problèmes dans des charpentes modernes réalisées au moyen de la technique du lamellé-collé, qui permet de réaliser des charpentes ayant des portées bien supérieures à celles qui sont possibles avec des poutres en bois classiques. Recently, new problems have been encountered in modern frames made using the glulam technique, which makes it possible to make frames with spans much greater than those possible with conventional wooden beams.
On sait que ces charpentes sont réalisées au moyen de poutres "artificielles" formées de lames de bois collées à plat les unes sur les autres et pouvant ainsi atteindre de grandes longueurs, souvent avec des formes courbes. We know that these frames are made by means of "artificial" beams formed of wooden strips glued flat on top of each other and can thus reach great lengths, often with curved shapes.
Bien que les poutres ainsi réalisées présentent une résistance élevée, on a remarqué dans certaines installations de grande portée qutil se produisait des fissurations longitudinales des plans de collage et parfois même du bois. Although the beams thus produced have a high resistance, it has been observed in certain large span installations that longitudinal cracking of the bonding planes and sometimes even of the wood occurs.
Dans d'autres charpentes utilisant des poutres conventionnelles, on a pu constater des fissurations longitudinales du bois, dans certains cas où la section de la poutre était trop faible, eu égard aux charges appliquées créant un moment de flexion. In other frames using conventional beams, longitudinal cracking of the wood has been observed, in some cases where the section of the beam was too small, having regard to the applied loads creating a bending moment.
L'invention a pour but de remédier à ces défauts en réalisant une poutre ou autre élément pour charpente, ayant une résistance renforcée à la flexion, à la fissuration longitudinale, et au flambage ainsi qu'un procédé pour renforcer la résistance à la flexion et/ou à la fissuration d'une poutre ou autre élément sain d'une charpente existante mais présentant des signes de faiblesse ou en vue de l'application sur celui-ci d'une charge supplémentaire susceptible d'excéder sa résistance nominale. The object of the invention is to remedy these defects by producing a beam or other structural element, having reinforced resistance to bending, to longitudinal cracking and to buckling, as well as to a method for reinforcing resistance to bending and / or the cracking of a beam or other sound element of an existing frame but showing signs of weakness or with a view to the application on it of an additional load likely to exceed its nominal resistance.
L'invention a pour objet à cet effet une poutre ou autre élément pour charpente caractérisé en ce qu il comprend dans un plans longitudinal médian une armature intérieure rigide, indéformable dans ce même plan. The object of the invention is for this purpose a beam or other element for a frame, characterized in that it comprises in a median longitudinal plane a rigid internal frame, non-deformable in this same plane.
Suivant une autre caractéristique, ladite armature comprend en combinaison des entretoises obliques orientées alternativement en sens inverse entre deux de ses faces opposées, et au moins un longeron encastré dans au moins l'une desdites faces, lesdites entretoises et le ou lesdits longerons étant liés à ladite poutre ou autre élément. According to another characteristic, said frame comprises in combination oblique spacers oriented alternately in opposite directions between two of its opposite faces, and at least one spar embedded in at least one of said faces, said spacers and said spar (s) being linked to said beam or other element.
Suivant une autre caractéristique de l'invention les longerons sont encastrés dans des gorges longitudinales ménagées dans lesdites faces opposées et sont liés à la poutre au autre élément au moyen d'une résine polymérisable. According to another characteristic of the invention, the longitudinal members are embedded in longitudinal grooves formed in said opposite faces and are linked to the beam with the other element by means of a polymerizable resin.
Suivant encore une autre caractéristique, lesdites entretoises sont disposées dans des trous sur-dimensionnés débouchant dans lesdites gorges dans lesquels elles sont liées à la poutre ou autre élément au moyen d'une résine polymérisable. According to yet another characteristic, said spacers are arranged in oversized holes opening into said grooves in which they are linked to the beam or other element by means of a polymerizable resin.
De préférence une lame de bois est collée de façon à fermer chacune desdites gorges. Preferably a wooden strip is glued so as to close each of said grooves.
Suivant un mode de réalisation lesdits longerons et les entretoises sont constitués par des tiges ou des barres rigides en métal, en résine armée de fibres de verre, ou autre, présentant une résistance élevée au cisaillement. According to one embodiment, said longitudinal members and the spacers are constituted by rigid rods or bars made of metal, of resin reinforced with glass fibers, or the like, having a high resistance to shearing.
D'une façon avantageuse, les extrémités des entretoises adjacentes se croisent au voisinage desdites gorges. Advantageously, the ends of the adjacent spacers cross in the vicinity of said grooves.
Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, les entretoises orientées en sens inverse sont disposées dans deux plans parallèles de part et d'autre du plan longitudinal médian de la poutre, et adjacents à celui-ci. According to yet another characteristic of the invention, the spacers oriented in opposite directions are arranged in two parallel planes on either side of the median longitudinal plane of the beam, and adjacent thereto.
Dans une variante, les trous de logement des entretoises sont disposés dans un seul et même plan longitudinal et les entretoises sont constituées par un élément souple continu s'étendant dans lesdits trous, successivement et immobilisé dans ceux-ci au moyen de la même résine. In a variant, the holes for accommodating the spacers are arranged in a single longitudinal plane and the spacers are constituted by a continuous flexible element extending in said holes, successively and immobilized in them by means of the same resin.
Les extrémités des entretoises sont avantageusement repliées dans les gorges dans lesquelles sont disposés le ou les organes de renforcement longitudinaux et sont noyées dans la résine remplissant lesdites gorges. The ends of the spacers are advantageously folded back in the grooves in which the longitudinal reinforcing member or members are arranged and are embedded in the resin filling said grooves.
On comprend que grâce à cet agencement on réalise à l'intérieur de la poutre ou autre élément une armature rigide indéformable dans son plan et qui est intimement liée à la poutre. It is understood that thanks to this arrangement there is produced inside the beam or other element a rigid armature which is non-deformable in its plane and which is intimately linked to the beam.
La résine utilisée pour lier l'armature à la poutre est de préférence une résine époxy. The resin used to bond the reinforcement to the beam is preferably an epoxy resin.
La poutre, ou autre élément de charpente est en bois massif ou en bois lamellé-collé. The beam, or other structural element is solid wood or glued laminated wood.
L'invention a également pour objet un procédé pour renforcer des poutres ou autres éléments de charpente en bois massif ou en bois lamellé-collé, caractérisé en ce qu'on forme in situ dans un plan longitudinal médian de ladite poutre une armature rigide indéformable dans ce plan. The invention also relates to a method for reinforcing beams or other structural elements of solid wood or glued laminated wood, characterized in that a rigid non-deformable reinforcement is formed in situ in a median longitudinal plane. this plan.
Suivant une autre caractéristique on creuse une gorge longitudinale dans au moins une face laterale de la poutre et de préférence dans deux de ses faces opposées, on perce des trous traversants obliques entre lesdites faces, ces trous étant orientés alternativement en sens inverse, on introduit dans lesdits trous des entretoises rigides ayant une section inférieure à celle des trous, on dispose des organes longitudinaux rigides dans lesdites gorges et on remplit ces dernières et lesdits trous par injection d'une résine polymérisable présentant de bonnes propriétés d'adhérence sur le bois. According to another characteristic, a longitudinal groove is hollowed out in at least one lateral face of the beam and preferably in two of its opposite faces, oblique through holes are drilled between said faces, these holes being oriented alternately in opposite directions, we introduce into said holes in the rigid spacers having a section smaller than that of the holes, there are rigid longitudinal members in said grooves and the latter and said holes are filled by injection of a polymerizable resin having good adhesion properties on wood.
De préférence on colle ensuite une lame de bois de façon à couvrir lesdites gorges. Preferably, a wooden strip is then glued so as to cover said grooves.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. The description which follows, with reference to the accompanying drawings by way of nonlimiting example, will make it possible to understand clearly how the invention can be put into practice.
La figure 1 est une vue partielle en perspective éclatée d'une poutre classique en bois pour charpente, à laquelle est appliquée l'invention. Figure 1 is a partial exploded perspective view of a conventional wooden beam for frame, to which the invention is applied.
La figure 2 est une vue en section suivant la ligne II-II de 1a figure 1. Figure 2 is a sectional view along line II-II of Figure 1.
La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, d'une poutre en bois lamellé-collé comportant une armature intérieure rigide indéformable suivant une première variante de l'invention. Figure 3 is a view similar to that of Figure 1, of a glued laminated wood beam having a rigid non-deformable inner frame according to a first variant of the invention.
La figure 4 est une vue en élévation latérale d'une seconde variante appliquée à une poutre en bois lamellé-collé. Figure 4 is a side elevational view of a second variant applied to a glued laminated wooden beam.
La figure 5 est une vue en bout de la figure 4 avec arrachement partiel. Figure 5 is an end view of Figure 4 with partial cutaway.
En se référant aux figures 1 et 2 on a représenté partiellement une poutre classique en bois massif par exemple pour charpente, désignée dans son ensemble par la référence 1, à laquelle est appliquée l'invention. Referring to Figures 1 and 2 there is partially shown a conventional beam of solid wood for example for frame, generally designated by the reference 1, to which the invention is applied.
La poutre 1, de section rectangulaire suivant l'exemple représenté, comporte dans deux de ses faces opposées une gorge longitudinale médiane 2 et des trous traversants 3 percés obliquement et reliant entre eux les fonds des gorges 2, les trous adjacents étant orientés alternativement en sens inverse; une inclinaison des trous 3 d'environ 450 par rapport à l'axe longitudinal de la poutre est tout à fait appropriée. The beam 1, of rectangular section according to the example shown, comprises in two of its opposite faces a median longitudinal groove 2 and through holes 3 drilled obliquely and connecting together the bottoms of the grooves 2, the adjacent holes being oriented alternately in direction reverse; an inclination of the holes 3 of about 450 relative to the longitudinal axis of the beam is entirely appropriate.
Dans chaque trou oblique 3 est disposée une entretoise rigide 4 ayant une section plus petite que celle du trou 3 afin de laisser subsister entre elle et la paroi du trou 3 un petit intervalle (figure 2) dans lequel est injectée une résine polymérisable 5 ayant une bonne adhérence sur le bois, de préférence une résine époxy. In each oblique hole 3 is placed a rigid spacer 4 having a smaller section than that of the hole 3 in order to leave between it and the wall of the hole 3 a small gap (Figure 2) into which is injected a polymerizable resin 5 having a good adhesion to wood, preferably an epoxy resin.
Dans chaque gorge 2 est disposé un organe longitudinal rigide 6. In each groove 2 is arranged a rigid longitudinal member 6.
De préférence les trous 3 sont un peu décalés latéralement, alternativement d'un côté et de l'autre de l'axe longitudinal X-X de la poutre et l'organe 6 est disposé entre les extrémités des entretoises 4 affleurant le fond des gorges 2, et ces dernières sont remplies d'une résine époxy 7 identique à celle remplissant les trous 3. Preferably the holes 3 are slightly offset laterally, alternately on one side and the other of the longitudinal axis XX of the beam and the member 6 is disposed between the ends of the spacers 4 flush with the bottom of the grooves 2, and the latter are filled with an epoxy resin 7 identical to that filling the holes 3.
Il est enfin prévu une lame de bois 8 de même largeur que les faces de la poutre dans lequelles sont creusées les gorges, et collée de façon à couvrir et cacher chaque gorge et la résine la remplissant. Ce collage peut avantageusement être réalisé au moyen de la résine 7, avant sa polymérisation. Finally, a wooden blade 8 of the same width is provided as the faces of the beam in which the grooves are hollowed out, and glued so as to cover and hide each groove and the resin filling it. This bonding can advantageously be carried out by means of the resin 7, before its polymerization.
On comprend que l'ensemble réalise ainsi une armature disposée dans un plan longitudinal médian de la poutre, dont les organes 6 constituent les longerons reliés entre eux par les entretoises 4, par l'intermédiaire de la résine 5, 7 qui assure également la liaison de l'armature avec le bois. It is understood that the assembly thus realizes an armature disposed in a median longitudinal plane of the beam, the members 6 of which constitute the side members connected together by the spacers 4, by means of the resin 5, 7 which also provides the connection. of the frame with the wood.
Les organes 6 et les entretoises 4 peuvent être des tiges de métal, mais sont de préférence des éléments en résine armée de fibres de verre. The members 6 and the spacers 4 may be metal rods, but are preferably elements made of resin reinforced with glass fibers.
Cette armature présente une configuration analogue à celle d'une poutrelle métallique. This frame has a configuration similar to that of a metal beam.
La figure 3 montre une variante de l'invention appliquée à une poutre en bois lamellé-co'lé, les parties identiques à celles de la figure 1 étant désignées par les mêmes références. Figure 3 shows a variant of the invention applied to a laminated wood beam, the parts identical to those of Figure 1 being designated by the same references.
Dans cette variante les extrémités 15 des entretoises 14 s'étendent à l'extérieur des trous 3 et sont coudées de façon à reposer à plat sur le fond des gorges 2 sur lequel elles sont fixées, par exemple au moyen de cavaliers 9. Dans cet exemple il est prévu deux longerons 16 dans chaque gorge longitudinale de la poutre. In this variant the ends 15 of the spacers 14 extend outside the holes 3 and are bent so as to lie flat on the bottom of the grooves 2 on which they are fixed, for example by means of jumpers 9. In this example, two longitudinal members 16 are provided in each longitudinal groove of the beam.
Dans l'exemple des figures 4 et 5, les extrémités des entretoises 24 s'étendent au dela des trous 3 et font saillie dans les gorges 2 et sont ainsi entièrement noyées dans la résine 7 entre trois longerons 26 disposés parallèlement dans les gorges. In the example of Figures 4 and 5, the ends of the spacers 24 extend beyond the holes 3 and protrude into the grooves 2 and are thus entirely embedded in the resin 7 between three beams 26 arranged parallel in the grooves.
On comprend également qu'il est facile de réaliser une armature telle que décrite ci-dessus aussi bien sur des poutres séparées, libres, que sur des poutres appartenant à une charpente existante, en vue de la renforcer, même dans le cas de poutre en lamellé-collé ayant une forme incurvée, les longerons pouvant être préformés. It is also understood that it is easy to produce a reinforcement as described above both on separate, free beams and on beams belonging to an existing frame, with a view to strengthening it, even in the case of a beam glued laminate having a curved shape, the side members being able to be preformed.
Enfin, dans le cas d'une charpente existante, il est également possible de n'appliquer une telle armature que sur une partie seulement d'une poutre en place qui présenterait une défaillance ou dans laquelle apparaitrait localement une amorce de fissuration. Finally, in the case of an existing frame, it is also possible to apply such a reinforcement only on only part of a beam in place which would present a failure or in which a crack initiation would appear locally.
Ce procédé de renforcement, ou de réparation sur place suivant l'invention ne nécessite pas d'être décrit séparément, du fait qutil ressort explicitement de ce qui précède. This reinforcement or on-site repair method according to the invention does not need to be described separately, since it is clear from the above.
Enfin, l'application d'une armature à une poutre, suivant l'invention permet également de réaliser une charpente avec des éléments ayant une section notablement plus faible que celle qui serait nécessaire, à charge égale, pour des poutres classiques. Finally, the application of an armature to a beam, according to the invention also makes it possible to produce a frame with elements having a significantly smaller section than that which would be necessary, for equal load, for conventional beams.
Dans une variante, non représentée, les entretoises peuvent être disposées en X. Dans une autre variante encore, les entretoises peuvent être constituées par un câble souple continu enfilé dans les trous successifs. In a variant, not shown, the spacers can be arranged in X. In yet another variant, the spacers can be constituted by a continuous flexible cable threaded in the successive holes.
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2585393B1 (en) | 1988-03-25 |
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