FR2587744A1 - Elements de charpente metallique modulaire et constructions obtenues par leur assemblage avec des panneaux prefabriques - Google Patents

Elements de charpente metallique modulaire et constructions obtenues par leur assemblage avec des panneaux prefabriques Download PDF

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Abstract

LA CHARPENTE METALLIQUE COMPREND DES PORTIQUES FORMES DE POTEAUX ET D'ARBALETRIERS CONSTITUES DE POUTRES DE MEME STRUCTURE. LES POUTRES COMPORTENT UN CORPS DE POUTRE CONSTITUE PAR ASSEMBLAGE DE DEUX DEMI-CORPS 23, 24 SEPARES PAR UN GOUSSET D'ASSEMBLAGE 29. UN CHAPEAU 10 S'ADAPTE SUR LE CORPS DE POUTRE, L'ENSEMBLE DEFINISSANT DES LOGEMENTS LATERAUX 19, 21 POUR LE PINCEMENT DE PANNEAUX PREFABRIQUES 20, 22.

Description

ELEMENTS DE CHARPENTE METALLIQUE MODULAIRE ET CONSTRUCTIONS OBTENUES PAR
LEUR ASSEMBLAGE AVEC DES PANNEAUX PREFABRIQUES
La présente invention concerne les constructions composées d'une charpente ou ossature métallique supportant des panneaux préfabriques.
L'invention permet notamment le réalisation de constructions de faibles dimensions, par exemple des hangars, des serres.
On connaît déjà des structures à charpente métallique, par exemple des serres, comprenant des poutres profilées sur lesquelles on adapte, par l'intermédiaire de moyens d'assemblage, des panneaux préfabriqués transparents.
Toutefois, dans les structures connues, l'assemblage des panneaux sur la charpente métallique nécessite de prévoir des moyens d'assemblage distincts de la charpente elle-même, ce qui complique d'une part l'opération d'assemblage des panneaux, et d'autre part la fabrication de la charpente métallique elle-même.
L'un des principaux problèmes à résoudre réside dans l'étanché- ité qui doit être assurée d'un panneau à l'autre, les panneaux étant susceptibles de former le toit de la construction.
La présente invention a notamment pour objet d'éviter les inconvénients des structures connues, en proposant une nouvelle structure de charpente métallique modulaire comprenant des poutres conçues pour assurer en elles-mêmes l'assemblage des panneaux. On n'a alors pas besoin d'éléments d'assemblage distincts de la structure de charpente elle-même, ce qui réduit sensiblement le nombre de pièces à prévoir, l'assemblage se trouvant alors plus rapide et moins onéreux.
Selon un autre objet de l'invention, la structure des poutres elles-mêmes assure une étanchéité suffisante, sans nécessiter de joints d'étanchéité, de sorte qu'elle peut être utilisée à la fois pour réaliser les parois verticales du bâtiment et le toit.
Selon un autre objet de l'invention, l'assemblage des panneaux par les poutres elles-mêmes réalise une structure particulièrement résistant-e, et notamment peu sensible aux effets du vent, et les panneaux eux-mêmes participent à la rigidité mécanique de l'ensemble.
Selon un mode de réalisation particulier de l'assemblage, la présente invention prévoit l'utilisation d'éléments de poutre présentant une certaine élasticité, élasticité assurant un assemblage correct malgré l'existence éventuelle de défauts de linéarité ou de planéité des poutres etlou des panneaux ; la résistance mécanique et l'étanchéité sont alors assurées malgré la présence de ces défauts.
Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la structure de charpente métallique, selon l'invention, comprend des poutres profilées réalisées par assemblage cate à côte d'une première partie de poutre ou corps de poutre, et d'une seconde partie de poutre ou chapeau, la première et la seconde partie étant séparables et comportant chacune deux ailes latérales faisant face à deux ailes latérales correspondantes de l'autre partie, pour définir des logements de pincement pour des panneaux préfabriqués.
La première partie des poutres, ou corps de poutre, comprend une paroi centrale longitudinale dont un premier bord est conformé pour l'adaptation de la seconde partie ou chapeau, et dont le second bord se raccorde aux deux ailes latérales longitudinales opposées l'une à l'autre et globalement perpendiculaires à la paroi centrale. La seconde partie des poutres, ou chapeau, comprend une zone centrale permettant sa fixation sur le corps de poutre, et est prolongée par deux ailes latérales opposées sensiblement parallèles aux ailes du corps de poutre.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le corps de poutre lui-même est formé par assemblage dos à dos de deux demi-corps identiques, chacun des demi-corps comprenant un dos plat dont l'un des bords longitudinaux se raccorde à une aile latérale, l'assemblage dos à dos des dos plats formant la paroi centrale du corps de poutre. Les dos des demi-corps sont maintenus parallèles et écartés l'un de l'autre par des goussets d'assemblage répartis régulièrement selon la longueur du corps de poutre. Chaque gousset est muni d'un alésage longitudinal taraudé en première extrémité, pour l'assemblage du chapeau de poutre, et d'un trou transversal ménagé en partie intérieure du gousset, permettant la fixation des demi-corps de poutres au moyen d'un boulon d'assemblage.Certains goussets au moins comportent une partie dépassante munie d'un trou transversal pour la fixation éventuelle d'autres éléments.
Selon une caractéristique importante, les ailes latérales du corps de poutre et du chapeau comportent des facettes d'extrémité planes et sensiblement parallèles entre elles, pour former surfaces d'appui pour les panneaux préfabriqués. Les ailes latérales du chapeau sont conformées pour présenter une élasticité, pour permettre leur déformation élastique et le pincement des bords des panneaux préfabriqués lors de l'assemblage de la poutre.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles - la figure 1 représente une vue en perspective d'ensemble d'une construction selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale d'une poutre selon l'invention - la figure 3 représente une première partie de poutre selon l'invention en vue de dessus - la figure 4 représente une seconde partie ou chapeau en vue de dessus; - la figure 5 est une vue éclatée d'un portique selon l'invention ; - la figure 6 est une vue de face d'un portique sans chapeau ; - la figure 7 est une vue de côté de la charpente métallique selon l'invention ; et - la figure 8 est une vue de dessus de la charpente métallique.
La figure 1 représente une serre comprenant une structure selon l'invention. Pour des raisons d'esthétique, on cherche à réaliser une serre comprenant des parois latérales opaques 1, par exemple présentant l'aspect du bois, avec éventuellement des ouvertures ou parties transparentes 2. Le toit 3 -est en panneaux transparents. Selon l'invention, la charpente est constituée par l'assemblage de portiques tels que le portique 4. Le portique 4 comprend des poteaux 5 et 6, comme le représente la figure 6, et des arbalétriers 7 et 8, présentant la même structure de base, réalisés à partir d'une poutre profilée.
La structure d'une telle poutre est représentée sur les figures 2 à 4. La poutre comprend une première partie 9, ou corps de poutre, et une seconde partie 10, ou chapeau. Le corps de poutre 9 comprend une paroi centrale longitudinale 11 dont un premier bord 12 est conformé pour l'adaptation du chapeau 10, et dont le second bord 13 se raccorde à deux ailes latérales 14 et 15 longitudinales, opposées l'une à l'autre, s'écartant de la paroi centrale selon des directions sensiblement perpendiculaires à cette paroi.
Le chapeau 10 comprend une zone centrale 16, conformée pour s'adapter sur le premier bord 12 de paroi, la zone centrale 16 étant bordée par deux ailes latérales 17 et 18 opposées, orientées selon des directions généralement parallèles aux ailes 14 et 15 du corps de poutre. Les ailes latérales 14 et 17 sont en regard l'une de l'autre et définissent un premier logement latéral 19 de pincement pour un panneau préfabriqué 20 destiné à être assemblé à la poutre ; les ailes 15 et 18, respectivement en regard l'une de l'autre, définissent un second logement latéral 21 pour recevoir un panneau 22 selon l'autre bord de poutre.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, le corps de poutre 9 est formé par assemblage dos à dos de deux demi-corps identiques 23 et 24, disposés symétriquement de part et d'autre du plan médian I-I de la paroi centrale 11. Le demi-corps 23 comprend un dos plat 25 dont un premier bord longitudinal 26 se raccorde à l'aile latérale 14. Le demi-corps 24 comprend un dos plat 27 dont un premier bord longitudinal 28 se raccorde à l'aile latérale 15. ta paroi centrale 11 est formée par l'assemblage des dos 25 et 27 avec interposition de goussets d'assemblage, tels que le gousset 29, répartis régulièrement selon la longueur du corps de poutre, les goussets maintenant les dos 25 et 27 parallèles et écartés l'un de l'autre. Les goussets 29 comportent une partie intérieure 291, ou partie insérée entre les dos 25 et 27.
Certains goussets au moins comportent également une partie dépassante 30, émergeant du deuxième bord 13 de paroi. Les goussets 29 comportent une première extrémité 31, en affleurement du premier bord 12 de paroi, la première extrémité 31 étant munie d'un alésage longitudinal taraudé 32 pour recevoir une vis 33 de fixation du chapeau. La partie intérieure 291 du gousset 29 comprend un trou transversal 34 destiné à hêtre traversé par un boulon 35 traversant également des trous correspondants ménagés dans les dos 25 et 27. Le boulon 35 assure l'assemblage des demi-corps 23 et 24 et des goussets 29. La partie dépassante 30 des goussets 29 est également munie d'un trou transversal 36 pour la fixation éventuelle d'autres éléments.
Dans le mode de réalisation représenté, les ailes latérales 14 et 15 comprennent une première partie, respectivement 141 et 151, s'étendant perpendiculairement à la paroi centrale 11, et se raccordant à une seconde partie, respectivement 142 et 152, s'étendant parallèlement à- la paroi centrale 11 et en direction du premier bord 12 de paroi, les parties 142 et 152 se raccordant respectivement à une troisième partie 143 et 153, s'étendant perpendiculairement à la paroi centrale 11 et vers l'extérieur pour former des facettes d'extrémité planes.
Le premier bord 12 de paroi 11 est formé par l'extrémité 31 des goussets 29 et par deux ailettes latérales 121 et 122 constituées par les extrémités respectives des dos 25 et 27 repliées vers l'extérieur à angle droit, comme le représente la figure 2. Le premier bord 12 a une largeur sensiblement égale à la largeur de la zone centrale 16 du chapeau. Cette structure permet le guidage du chapeau et améliore la résistance mécanique de la poutre.
Dans le mode de réalisation représenté, les ailes 17 et 18 du chapeau 10 comprennent des portions intermédiaires obliques, respectivement 171 et 181, se raccordant à des portions d'extrémité 172 et 182 planes et disposées en regard des facettes 143 et 153 du corps de poutre. De façon préférée, les facettes 172 et 182 sont légèrement obliques, pour être en appui sur les panneaux 20 et 21 selon leur bord d'extrémité 173 et 183. Les ailes 17 et 18 sont réalisées en un métal élastique. La zone centrale 16 du chapeau est percée de trous 161 pour le passage des vis telles que la vis 33, en regard des trous taraudés 32 des goussets 29.
Lors de l'assemblage de la construction, les chapeaux 10 sont enlevés. Les poutres sont orientées de manière que les chapeaux 10 soient situés vers l'extérieur de la construction. On applique les panneaux 20 et 21 contre les facettes 143 et 153 des corps de poutre, puis on applique les chapeaux 10 contre les panneaux par les facettes 172 et 182. Le vissage des vis 33 assure le pincement des panneaux 20 et 21 dans les logements latéraux 19 et 21, et la déformation élastique des ailes 17 et 18 des chapeaux.
La figure 5 représente une vue éclatée d'un portique selon l'invention, montrant la structure particulière des goussets permettant l'assemblage des poutres en extrémité l'une de l'autre, aux angles de la construction. Ainsi, on utilise des goussets d'extrémité, tels que le gousset 37, comportant deux parties intérieures 371 et 372 orientées angulairement selon les deux directions désirées des poutres devant former le poteau 5 et l'arbalétrier 7. Dans la zone de jonction des parties intérieures 371 et 372, on prévoit des oreilles latérales 373 et 374 munies de trous pour la fixation de bras d'écartement destinés à relier deux portiques successifs.
Sur la figure 6, on a représenté un portique complet, avec deux poteaux 5 et 6, et deux arbalétriers 7 et 8, formés à partir de la même structure de poutre. Le contreventement est assuré par des tirants obliques 38 et 39 reliant des goussets respectifs des poteaux et des arbalétriers, comme le représente la figure, et des tirants horizontaux 40 reliant des goussets respectifs des arbalétriers.
Comme le représentent les figures 7 et 8, les portiques successifs sont reliés par des bras d'écartement dont les extrémités sont fixées à des goussets du type du gousset 37 de la figure 5. Les bras d'écartement forment la fattière 41 et les pannes courantes 42 et 43.
Pour la réalisation d'une serre avec une structure de charpente selon l'invention, on peut utiliser des panneaux préfabriqués dont l'épaisseur est choisie pour coopérer correctement avec les corps de poutres 9 et chapeaux 10. Par exemple, on prévoit des panneaux d'épaisseur voisine de 20 mm, l'élasticité des ailes du chapeau permettant de compenser les petites différences d'épaisseur ou les irrégularités. Pour la réalisation des parois latérales opaques 1, on peut utiliser des panneaux en bois ou en structure composite isolante.
Pour la réalisation du toit, on utilise de préférence des panneaux alvéolaires en plexiglasa, par exemple, selon une structure schématiquement représentée sur la figure 2. De préférence, l'épaisseur des panneaux de toit et des panneaux de parois latérales doit être la même.
Pour achever la construction, on peut prévoir des cheneaux ou caniveaux latéraux 420 et 430, fixés au niveau des pannes courantes 42 et 43 au moyen de goussets d'assemblage particuliers comportant des pattes de fixation. On recouvre également la fattière 41 par un chapeau de fattière 44. Les poteaux 5 ont leur extrémité inférieure prolongée par des pattes de fixation et de scellement 45, pouvant être constituées par des goussets de forme particulière dont la partie dépassante forme patte de scellement.
L'assemblage ne nécessite pas de joints d'étanchéité. La pression élastique produite par les facettes 172 et 182 du chapeau 10 sur les panneaux assure une étanchéité suffisante, complétée par la forme en gouttière du corps de poutre qui est susceptible de récupérer et d'écouler l'eau qui réussit éventuellement à s'infiltrer sous le chapeau 10.
Pour renforcer la rigidité, on peut visser les panneaux sur les facettes 143 et 153 du corps de poutre 9, avant application du chapeau 10.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1 - Ensemble d'éléments pour la réalisation de charpentes métalliques, caractérisé en ce qu'il comprend des poutres profilées réalisées par assemblage côte à côte d'une première (9) et d'une deuxième (10) parties séparables, la première partie (9) ou corps de poutre comportant deux ailes latérales (14, 15) faisant face à deux ailes latérales (17, 18) correspondantes de l'autre partie (10) ou chapeau pour définir des logements (19, 21) de pincement pour des panneaux (20, 22) préfabriqués.
2 - Ensemble d'éléments selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie ou corps de poutre (9) comprend une paroi centrale (11) longitudinale dont un premier bord (12) est conformé pour l'adaptation du chapeau (10), et dont le second bord (13) se raccorde aux deux ailes latérales (14, 15) longitudinales opposées l'une à l'autre et s'écartant de la paroi centrale (11), le chapeau (10) comprenant une zone centrale (16), permettant sa fixation sur le corps de poutre, et étant prolongée par deux ailes latérales (17, 18) opposées sensiblement parallèles aux ailes du corps de poutre.
3 - Ensemble d'éléments selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps de poutre (9) est formé par assemblage dos à dos de deux de:niorps identiques (23, 24), chaque demi-corps comprenant un dos plat (25, 27) dont l'un des bords longitudinaux (27, 28) se raccorde à une aile latérale (14, 15), la paroi centrale (11) du corps de poutre étant constituée par l'assemblage des dos (25, 27).
4 - Ensemble d'éléments selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dos (25, 27) des demi-corps sont maintenus parallèles et écartés l'un de l'autre par des goussets d'assemblage (29) répartis régulièrement selon la longueur du corps de poutre, chaque gousset étant muni d'un alésage longitudinal (32) taraudé en première extrémité (31) et d'un trou transversal (34) en partie intérieure (291), le gousset étant positionné de façon que sa première extrémité (31) soit en affleurement du premier bord (12) de corps de poutre, le trou transversal (34) étant en regard de trous correspondants des dos (25, 27) de corps de poutre pour le passage d'un boulon d'assemblage (35).
5 - Ensemble d'éléments selon la revendication 4, caractérisé en ce que certains goussets comportent une partie dépassante (30) munie d'un second trou transversal (36) pour la fixation éventuelle d'autres éléments.
6 - Ensemble d'éléments selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le chapeau (10) est muni, dans sa partie centrale (16), de trous (161) ménagés en regard des trous taraudés (32) des goussets (29) pour sa fixation au corps de poutre par des vis (33).
7 - Ensemble d'éléments selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les ailes latérales du corps (14, 15) et du chapeau (17, 18) comportent des facettes d'extrémité planes (143, 153, 172, 182) pour former surfaces d'appui pour les panneaux préfabriqués, les facettes (172, 182) du chapeau étant légèrement obliques.
8 - Ensemble d'éléments selon la revendication 7, caractérisé en ce que les ailes latérales (17, 18) du chapeau (10) comprennent une portion intermédiaire oblique (171, 181) pour permettre la déformation élastique du chapeau et le pincement des bords des panneaux préfabriqués lors de l'assemblage de la poutre.
9 - Charpente métallique, caractérisée en ce quelle comprend des portiques (4) formés de poteaux (5, 6) et d'arbalétriers (7, 8) constitués de poutres selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, les chapeaux (10) étant disposés à l'extérieur de la charpente, les portiques étant reliés par des bras d'écartement formant fattière (41) et pannes courantes (42, 43), les bras d'écartement étant fixés aux portiques par l'intermédiaire de goussets d'assemblage (37) d'extrémité.
10 - Construction à charpente métallique et panneaux préfabriqués, caractérisée en ce qu'elle comprend une charpente selon la revendication 9, et des panneaux préfabriqués dont les bords sont pincés entre les ailes (14, 15, 17, 18) des poutres.
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