FR2666607A1 - Girder, in particular made of prestressed aluminium - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a trait à une poutre, notamment en aluminium, pour structures métalliques, éventuellement démontables telles que de chapiteaux, halls ou analogue. The invention relates to a beam, in particular aluminum, for metal structures, which may be removable, such as capitals, halls or the like.
La présente invention trouvera son application, plus particulièrement, dans le domaine des constructions métalliques. The present invention will find its application, more particularly, in the field of metal constructions.
I1 est certain que les chapiteaux ou halls facilement démontables présentent, à l'heure actuelle, un certain nombre d'avantages leur permettant de satisfaire à des besoins spécifiques auxquels les solutions traditionnelles n'ont su apporter satisfaction. It is certain that the easily removable marquees or halls present, at the present time, a certain number of advantages enabling them to satisfy specific needs to which traditional solutions have failed to provide satisfaction.
Ainsi, ces chapiteaux ou halls démontables peuvent constituer, en un laps de temps particulièrement réduit, une surface de vente supplémentaire au niveau d'une unité de taille figée lors de ventes promotionnelles. Thus, these removable marquees or halls can constitute, in a particularly reduced period of time, an additional sales area at the level of a fixed size unit during promotional sales.
Mais de tels chapiteaux ou halls apportent, également, une solution efficace au problème de stockage que peuvent rencontrer, à certains moments, des unités industrielles. But such marquees or halls also provide an effective solution to the storage problem that industrial units may encounter at certain times.
D'une manière générale, ils sont en mesure de procurer, pratiquement, instantanément, une surface couverte lorsque celle-ci se fait ressentir et, ce, avec un coût particulièrement réduit. A ce propos, il convient de préciser que ces chapiteaux ou halls font, généralement, I'objet de location par les utilisateurs et ne représentent, de ce fait, aucun investissement. In general, they are able to provide, practically, instantly, a covered surface when it is felt and, this, at a particularly reduced cost. In this regard, it should be noted that these marquees or halls are generally the subject of rental by the users and therefore do not represent any investment.
Cependant, s'il est possible, à l'heure actuelle, d'implanter rapidement de tels chapiteaux ou halls à un endroit quelconque lorsque cela s'avère nécessaire, ceci est dû, essentiellement, à l'emploi, d'une part, d'une structure aussi légère que possible qui peut être aisément assemblée et, d'autre part, à l'usage d'une couverture souple, amovible, telle que des bâches. However, if it is possible, at present, to quickly set up such marquees or halls at any location when necessary, this is mainly due to the use, on the one hand, of a structure as light as possible which can be easily assembled and, on the other hand, for the use of a flexible, removable cover, such as tarpaulins.
Ainsi, la structure démontable est généralement conçue à partir d'une succession de poutre tubulaires en aluminium. Or, l'usage d'un tel matériau léger présente, évidemment, l'inconvénient d'une résistance mécanique réduite en comparaison à d'autres matériaux tels que l'acier. Aussi, il est une largeur limite de ces chapiteaux ou halls qu'on ne peut dépasser sans support intermédiaire. En effet, la taille des portiques, venant à être disposés les uns derrière les autres et reliés par l'intermédiaire de traverses de manière à constituer la structure démontable, est nécessairement limitée par la tenue mécanique de chacune des poutres composant lesdits portiques.A noter qu'en déterminant la taille de ces portiques, il convient, non seulement, de tenir compte de leur poids ou de celui des bâches composant la couverture amovible, mais aussi des conditions extérieures telles que vent et neige. Thus, the removable structure is generally designed from a succession of aluminum tubular beams. However, the use of such a light material obviously presents the drawback of reduced mechanical strength in comparison with other materials such as steel. Also, there is a limit width of these capitals or halls that cannot be exceeded without intermediate support. Indeed, the size of the gantries, coming to be arranged one behind the other and connected by means of crosspieces so as to constitute the removable structure, is necessarily limited by the mechanical strength of each of the beams composing said gantries. that in determining the size of these gantries, it is necessary not only to take into account their weight or that of the tarpaulins making up the removable cover, but also external conditions such as wind and snow.
Ainsi, il existe des chapiteaux ou halls dont la taille fut déterminee en fonction d'un besoin réel et qui, pour autant, ne pourront être implantés ou restés en place durant certaines périodes de l'année. Aussi et durant ces périodes, les usagers devront se contenter de chapiteaux ou de halls de dimensions plus réduites, ce qui peut leur causer une certaine gene au niveau de l'activité qu'ils mènent. En effet, cette réduction de la taille des chapiteaux peut leur poser des problèmes de stockage ou de manutention. Par ailleurs, la solution de plusieurs chapiteaux associés peut ne pas convenir en raison de l'obstacle que constituent les éléments de structure au niveau de leur jonction. Thus, there are capitals or halls whose size was determined according to a real need and which, however, could not be established or remained in place during certain periods of the year. Also and during these periods, users will have to content themselves with marquees or smaller halls, which can cause them some discomfort in terms of the activity they carry out. In fact, this reduction in the size of the marquees can cause them storage or handling problems. Furthermore, the solution of several associated capitals may not be suitable because of the obstacle constituted by the structural elements at their junction.
En fait, jusqu'à présent lorsqu'on avait besoin d'une importante surface couverte pendant une durée quelque peu longue, il était habituel de faire appel à des constructions plus traditionnelles, donc non démontables, dans tous les cas difficilement car faisant appel à des matériaux plus résistants, donc plus lourds. In fact, until now when we needed a large covered area for a somewhat long period, it was usual to use more traditional constructions, therefore not removable, in all cases difficult because using more resistant materials, therefore heavier.
La présente invention a pour but de remédier au problème précité en apportant une solution à la tenue mécanique limitée des poutres en aluminium intervenant, par exemple, dans des structures démontables. A noter qu'en améliorant, ainsi, cette tenue mécanique des poutres en aluminium, celles-ci peuvent, avantageusement, apporter une solution au problème de poids que posent certaines structures car constituées, jusqu'à présent, en des matériaux plus résistants, par exemple en acier. A ce propos, l'on citera les structures de carrosserie de remorques pour camions mais, aussi, plus généralement, toutes structures métalliques composées de poutres en acier. The present invention aims to remedy the aforementioned problem by providing a solution to the limited mechanical strength of aluminum beams involved, for example, in removable structures. Note that by improving this mechanical strength of aluminum beams, these can advantageously provide a solution to the weight problem posed by certain structures because they have been made, until now, of more resistant materials, by steel example. In this regard, mention will be made of the bodywork structures of trailers for trucks, but also, more generally, all metal structures composed of steel beams.
A cet effet, I'invention concerne une poutre, notamment en aluminium pour structures métalliques, éventuellement, démontables telles que de chapiteaux, halls ou analogue, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens de précontrainte pour augmenter sa tenue mécanique. To this end, the invention relates to a beam, in particular aluminum for metal structures, possibly removable, such as capitals, halls or the like, characterized in that it includes prestressing means to increase its mechanical strength.
Selon un mode de réalisation préférentiel de cette invention, ces moyens de précontrainte sont constitués par au moins une tige ou cable métallique, notamment en acier, de résistance mécanique supérieure à celle de l'aluminium, intégrés à la poutre et mis sous tension entre au moins une portion de cette dernière. According to a preferred embodiment of this invention, these prestressing means consist of at least one metal rod or cable, in particular made of steel, of mechanical strength greater than that of aluminum, integrated into the beam and tensioned between at minus a portion of it.
Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent, essentiellement, en ce qu'une poutre en aluminium de section déterminée apte, jusqu'à présent, à ne supporter qu'une contrainte de valeur donnée, est en mesure, dorénavant, d'encaisser des contraintes bien supérieures. Ainsi, une telle poutre, conforme à l'invention, permet d'aboutir à des structures de chapiteaux plus résistantes donc, éventuellement, de taille plus importante. De plus, une telle poutre aux capacités mécaniques supérieures et en aluminium peut, avantageusement, venir se substituer à une poutre en acier dans le cas d'une structure quelconque en vue de procurer un gain de poids non négligeable. The advantages obtained thanks to this invention consist, essentially, in that an aluminum beam of determined section able, until now, to support only one constraint of given value, is able, from now on, to collect much higher constraints. Thus, such a beam, in accordance with the invention, makes it possible to achieve structures of capitals which are more resistant and therefore, possibly, of larger size. In addition, such a beam with higher mechanical capacities and made of aluminum can, advantageously, come to replace a steel beam in the case of any structure in order to provide a significant weight gain.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Celle-ci ne communique qu'un exemple de réalisation qui n'est donnée qu'à titre indicatif et non limitatif. Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description. This only communicates an exemplary embodiment which is given for information only and is not limitative.
La compréhension de cette description sera facilitée en se référant au dessin joint en annexe et dans lequel
. Ia figure 1 est une vue schématisée et en coupe d'une poutre conforme à l'invention et donc mise sous contrainte au moyen d'au moins une tige ou un câble de résistance élevée, notamment en acier.The understanding of this description will be facilitated by referring to the attached drawing in which
. Ia Figure 1 is a schematic sectional view of a beam according to the invention and therefore stressed by means of at least one rod or a cable of high strength, especially steel.
. la figure 2 est une vue identique à la figure 1 mais correspondant à un second mode de réalisation. . Figure 2 is a view identical to Figure 1 but corresponding to a second embodiment.
La présente invention est relative, telle que représentée dans les figures 1 et 2, à une poutre 1, plus particulièrement en un métal léger notamment en aluminium, susceptible de trouver son application dans toute structure métallique connue. Toutefois, et en raison de la nature du matériau composant cette poutre, elle trouvera son utilité, essentiellement, au niveau de structures dont le poids, lorsqu'il est important, présente un inconvénient tel que des structures démontables de chapiteaux, halls ou analogues ou dans le cadre de carrosserie de véhicules de transport. The present invention relates, as shown in Figures 1 and 2, to a beam 1, more particularly of a light metal, in particular aluminum, capable of finding its application in any known metallic structure. However, and due to the nature of the material composing this beam, it will find its utility, essentially, at the level of structures whose weight, when it is significant, has a drawback such as removable structures of capitals, halls or the like or as part of bodywork for transport vehicles.
En fait, l'objectif visé par la présente invention consiste à conférer à une poutre, notamment en aluminium, une résistance et une tenue mécanique qu'elle n'a pas connues jusqu a présent. In fact, the objective of the present invention is to give a beam, especially aluminum, strength and mechanical strength that it has not known until now.
Plus précisément et selon l'invention, cette poutre 1 comporte des moyens de précontrainte 2 ayant pour objectif principal de soumettre, initialement, ladite poutre 1 à une contrainte qui est opposée à celle qu'elle sera amenée à supporter dans le cadre de l'application qui en sera faite. More precisely and according to the invention, this beam 1 comprises prestressing means 2 having the main objective of subjecting, initially, said beam 1 to a stress which is opposite to that which it will be brought to bear within the framework of the application that will be made.
D'ores et déjà il convient de remarquer que, dans le cadre des figures 1 et 2, il est représenté une poutre se présentant sous forme d'un profilé tubulaire à l'intérieur duquel sont disposés les moyens de précontrainte 2. Toutefois, il est bien évident que la présente invention trouvera, également, son application au niveau de poutres de section totalement différente et non creuses, lesdits moyens de précontrainte se situant, alors, extérieurement à la poutre 1 ou, éventuellement, dans un logement, de type rainure ou analogue, prévu à cet effet au niveau de cette dernière. It should already be noted that, in the context of Figures 1 and 2, there is shown a beam in the form of a tubular profile inside which are arranged the prestressing means 2. However, it It is obvious that the present invention will also find its application in beams of totally different section and not hollow, said prestressing means being located, then, outside beam 1 or, possibly, in a housing, of groove type. or the like, provided for this purpose at the latter.
Selon un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, ces moyens de précontrainte 2 sont constitués, substantiellement, par au moins une tige ou un câble 3 métallique, notamment en acier, tendus entre les deux extrémités 4, 5 ; 4A, 5A d'au moins une portion 6, ultérieurement sollicitée, de la poutre 1. According to a preferred embodiment of the present invention, these prestressing means 2 are constituted, substantially, by at least one rod or a metal cable 3, in particular steel, stretched between the two ends 4, 5; 4A, 5A of at least a portion 6, which is subsequently stressed, of the beam 1.
Plus exactement, une poutre 1, intégrée dans une structure complète peut ne pas être sollicitée sur toute sa longueur ou encore peut être soumise à des contraintes différentes sur des portions distinctes. Dans ces conditions, il est judicieux de, soit précontraindre une partie seulement de cette poutre 1, soit d'utiliser des moyens de précontrainte 2 distincts pour chacune des portions de la poutre soumise à des sollicitations aux paramètres différents. More precisely, a beam 1, integrated into a complete structure may not be stressed over its entire length or may even be subjected to different stresses on separate portions. Under these conditions, it is advisable to either prestress only part of this beam 1, or to use separate prestressing means 2 for each of the portions of the beam subjected to stresses with different parameters.
La figure 1 correspond à un mode de réalisation d'une poutre précontrainte destinée à subir une sollicitation dominante sur toute sa longueur. Aussi, la ou les tiges ou câbles 3 sont mis sous tension entre les extrémités 4A, 5A de cette poutre 1 par l'intermédiaire de moyens 7 appropriés. Figure 1 corresponds to an embodiment of a prestressed beam intended to undergo dominant stress over its entire length. Also, the rod or cables 3 are tensioned between the ends 4A, 5A of this beam 1 by means 7 suitable.
Quant à la figure 2, celle-ci correspond à un second mode de réalisation et illustre une poutre 1 qui n'est précontrainte que sur une partie de sa longueur. A noter que la solution correspondant à ce second mode de réalisation est particulièrement avantageuse lorsque la poutre 1 vient à coopérer, au niveau de ses extrémités 4A, 5A avec d'autres poutres par l'intermédiaire de moyens d'emboîtement. As for Figure 2, this corresponds to a second embodiment and illustrates a beam 1 which is prestressed only over part of its length. Note that the solution corresponding to this second embodiment is particularly advantageous when the beam 1 comes to cooperate, at its ends 4A, 5A with other beams by means of interlocking means.
Plus précisément, selon le mode de réalisation illustré dans la figure 1, les moyens de mise sous tension 7 du ou des tiges ou câbles 3 sont constitués, substantiellement, par des plaques d'arrêt 8, 9 venant en applique sur les extrémités 4A, 5A de la poutre 1. Dans ces plaques d'arrêt 8, 9 sont réalisés un ou plusieurs orifices 10 servant de passage aux extrémités 1 1 des tiges filetées 12 équipant en bout les tiges ou câbles 3. Sur lesdites tiges filetées 12 sont alors vissés des écrous 13 autorisant, finalement, la mise sous tension de ces tiges ou de ces câbles 3. More precisely, according to the embodiment illustrated in FIG. 1, the tensioning means 7 of the rod (s) or cable (3) consist, essentially, of stop plates 8, 9 which come to bear on the ends 4A, 5A of the beam 1. In these stop plates 8, 9 are made one or more orifices 10 serving as passage at the ends 1 1 of the threaded rods 12 fitted at the end of the rods or cables 3. On said threaded rods 12 are then screwed nuts 13 finally authorizing the tensioning of these rods or cables 3.
Bien entendu, en fonction de la position des tiges ou des câbles 3 par rapport à l'axe longitudinal 14 passant par le centre de gravité de la poutre 1, les effets de la précontrainte seront différents. Or, cette précontrainte doit être fonction de la déformation qu'est amenée à subir la poutre 1 ultérieurement. Plus généralement, les moyens de précontrainte 2 auront pour fonction de conférer à cette poutre 1 une déformation initiale contraire à la déformation subie par la suite. Cette condition détermine également la répartition des tiges ou câbles 3, lorsqu'elles sont plusieurs autour de cet axe longitudinal 14. Of course, depending on the position of the rods or cables 3 relative to the longitudinal axis 14 passing through the center of gravity of the beam 1, the effects of prestressing will be different. However, this prestress must be a function of the deformation that is caused to undergo the beam 1 later. More generally, the prestressing means 2 will have the function of imparting to this beam 1 an initial deformation contrary to the deformation undergone subsequently. This condition also determines the distribution of the rods or cables 3, when they are several around this longitudinal axis 14.
Aussi et en raison de ce qui précède, il peut être préconisé d'usiner, au niveau des plaques d'arrêt 8, 9, toute une série d'orifices 10 autorisant une parfaite disposition du ou des tiges ou câbles 3 autour de l'axe longitudinal 14 correspondant à cette poutre 1. Also and because of the above, it can be recommended to machine, at the stop plates 8, 9, a whole series of orifices 10 allowing a perfect arrangement of the rods or cables 3 around the longitudinal axis 14 corresponding to this beam 1.
Dans le cadre de la figure 2, il est représenté une poutre 1 tubulaire, dont seule une portion 6 est précontrainte. Plus précisément, dans ce cas d'espèce et selon un mode d'exécution préférentiel, les moyens de mise sous tension 7 sont constitués par lintermédiafre de plaques d'arrêt 15, 16 aptes à s'insérer dans la partie interne 17 du profilé composant la poutre 1. Ces plaques d'arrêt 16, 16 sont immobilisées en translation au moyen d'épaulements 18, 19 présents au niveau de cette partie interne 17 de la poutre 1 et se situant à hauteur des extrémités 4, 5 de la portion 6 à précontraindre.. In the context of Figure 2, there is shown a tubular beam 1, of which only a portion 6 is prestressed. More precisely, in this case and according to a preferred embodiment, the tensioning means 7 are constituted by the intermediary of stop plates 15, 16 able to be inserted in the internal part 17 of the component profile the beam 1. These stop plates 16, 16 are immobilized in translation by means of shoulders 18, 19 present at the level of this internal part 17 of the beam 1 and being located at the height of the ends 4, 5 of the portion 6 to be prestressed ..
Ces moyens de mise sous tension 7, représentés dans la figure 2, sont complétés, tout comme dans le cadre du mode de réalisation précédent, de tiges filetées 12 équipant, en bout, les tiges ou câbles 3 et venant à traverser les plaques d'arrêt 15, 16, de manière à coopérer avec des écrous 13. These tensioning means 7, shown in Figure 2, are supplemented, as in the context of the previous embodiment, with threaded rods 12 fitted, at the end, the rods or cables 3 and coming through the plates stop 15, 16, so as to cooperate with nuts 13.
Tel que déjà précisé plus haut dans cette description, ce mode de réalisation autorise l'assemblage par emboîtement de la poutre 1 au niveau de ses extrémités 4A, 5A. As already specified above in this description, this embodiment allows assembly by interlocking of the beam 1 at its ends 4A, 5A.
En présence de poutres non tubulaires, les épaulements 18, 19 sont alors amenagés au niveau de la paroi externe de cette poutre 1 et les plaques d'arrêt 15, 16 viennent à cercler cette dernière de manière à pouvoir prendre appui sur lesdits épaulements 18, 19. In the presence of non-tubular beams, the shoulders 18, 19 are then fitted at the level of the external wall of this beam 1 and the stop plates 15, 16 come to encircle the latter so as to be able to bear on said shoulders 18, 19.
Dans le cadre du mode de réalisation illustré dans la figure 1, on remarquera la présence, au niveau de la partie interne 17 de la poutre 1, de parois 20, 21, comportant des orifices 22 se situant en concordance avec les orifices 10 des plaques d'arrêt 8,9. En fait, de telles parois 20, 21 ont pour fonction de créer des moyens permettant de conserver aux tiges ou câbles 3 leur position par rapport à l'axe longitudinal 14 de la poutre 1, suite à la déformation de cette dernière due à la précontrainte. Plus exactement, une telle disposition permet d'affiner l'intensité et d'obtenir une meilleure stabilité de la précontrainte soumise à la poutre 1. In the context of the embodiment illustrated in FIG. 1, it will be noted the presence, at the level of the internal part 17 of the beam 1, of walls 20, 21, comprising orifices 22 which are located in concordance with the orifices 10 of the plates stop 8.9. In fact, such walls 20, 21 have the function of creating means making it possible to keep the rods or cables 3 their position relative to the longitudinal axis 14 of the beam 1, following the deformation of the latter due to prestressing. . More precisely, such an arrangement makes it possible to refine the intensity and to obtain better stability of the prestress subjected to the beam 1.
En fait, à de telles parois 20, 21 peut être substitué un logement tubulaire s'étendant sur toute la longueur et dans la partie interne de la poutre 1. Plus précisément, ce logement dont la section est déterminée en fonction de celle du ou des tiges ou câbles 3, peut être obtenu avantageusement, lors de la formation, par exemple, par extrusion de la poutre 1. Il en va de même d'un logement se situant, éventuellement, extérieurement à cette dernière et correspondant à une solution déjà exposée plus haut. In fact, for such walls 20, 21 can be substituted a tubular housing extending over the entire length and in the internal part of the beam 1. More precisely, this housing whose section is determined as a function of that of the rods or cables 3, can advantageously be obtained, during the formation, for example, by extrusion of the beam 1. The same applies to a housing possibly located outside of the latter and corresponding to an already exposed solution upper.
Les avantages découlant de la présente invention sont, bien évidemment, des poutres conçues en un métal léger de résistance considérablement accrue par rapport à ce qui était connu jusqu'à présent. Un tel avantage apporte une solution à de nombreux problèmes rencontrés, par exemple, dans le cadre de constructions démontables telles que des chapiteaux ou des halls, mais aussi au niveau de toute structure métallique où le poids représente un inconvénient de taille. The advantages arising from the present invention are, of course, beams designed in a light metal of considerably increased resistance compared to what was known until now. Such an advantage provides a solution to many problems encountered, for example, in the context of removable constructions such as marquees or halls, but also at the level of any metal structure where the weight represents a significant drawback.
Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Although the invention has been described in connection with a particular embodiment, it is understood that it is in no way limited thereto and that it is possible to make various modifications to the forms, materials and combinations of these. various elements, without departing from the scope and spirit of the invention.
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