FR2683615A1 - Device for building in a beam made of composite material and beam which can be used in such a device - Google Patents
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- E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
- E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
Abstract
Description
La présente invention est relative à un dispositif d'encastrement d'une poutre en matériau composite et, plus particulièrement, à un tel dispositif conçu pour empêcher le délaminage de la poutre quand celle-ci est soumise à des efforts de flexion importants. La présente invention est aussi relative à une poutre utilisable dans un tel dispositif. The present invention relates to a device for embedding a beam of composite material and, more particularly, to such a device designed to prevent delamination of the beam when the latter is subjected to significant bending forces. The present invention also relates to a beam usable in such a device.
L'utilisation de lames de ressort ou de poutres en matériau composite est actuellement envisagée dans des applications variées telles que des suspensions de véhicule automobile, des suspensions antisismiques d'immeubles, etc... Une telle poutre est généralement constituée de fibres parallèles à la longueur de la poutre et noyée dans une matrice. A titre d'exemple non limitatif, on utilise des fibres de verre, de carbone ou des fibres aramides noyées dans une matrice constituée d'une résine polyester ou époxy, d'un polyimide, etc... De telles poutres, intrinsèquement plus coûteuses que des poutres en matériau classique, trouvent application là où on peut tirer avantage de leur faible poids et de leur capacité à stocker de grandes quantités d'énergie. The use of spring leaves or beams of composite material is currently envisaged in various applications such as suspensions of motor vehicles, earthquake-resistant suspensions of buildings, etc. Such a beam is generally made up of fibers parallel to the length of the beam and embedded in a matrix. By way of nonlimiting example, use is made of glass, carbon or aramid fibers embedded in a matrix made of a polyester or epoxy resin, of a polyimide, etc. Such beams, intrinsically more expensive that beams of conventional material find application where one can take advantage of their low weight and their ability to store large amounts of energy.
Lorsqu'on applique un effort de flexion F à une poutre 1 encastrée dans un support 2 comme représenté à la figure 1 du dessin annexé, la distribution des efforts tranchants
T dans la poutre, représentée en regard de celle-ci à cette figure, fait apparaître que ces efforts sont beaucoup plus grands dans la partie encastrée de cette poutre qu'à l'extérieur de cette partie encastrée.When a bending force F is applied to a beam 1 embedded in a support 2 as shown in FIG. 1 of the appended drawing, the distribution of the shearing forces
T in the beam, shown opposite it in this figure, shows that these forces are much greater in the recessed part of this beam than outside of this recessed part.
Lorsque la poutre est réalisée en un matériau composite comme décrit ci-dessus, ces efforts peuvent provoquer une détérioration de la poutre par matage dans la partie encastrée et surtout par délaminage, comme illustré à la figure 2. Le cisaillement de la matrice par les efforts tranchants provoque un glissement des fibres les unes par rapport aux autres, glissement illustré par la rotation d'angle a du plan P de l'extrémité libre de la poutre par rapport à un plan P' normal à la fibre moyenne de cette poutre. Ce glissement, ou délaminage, détruit ou altère la cohésion du matériau composite constituant la poutre et donc la résistance et autres propriétés mécaniques de celle-ci. When the beam is made of a composite material as described above, these forces can cause deterioration of the beam by masting in the embedded part and especially by delamination, as illustrated in FIG. 2. The shearing of the matrix by the forces cutting edges causes the fibers to slide relative to each other, sliding illustrated by the angle rotation a of the plane P of the free end of the beam relative to a plane P 'normal to the average fiber of this beam. This sliding, or delamination, destroys or alters the cohesion of the composite material constituting the beam and therefore the resistance and other mechanical properties of the latter.
On décrit dans le brevet européen No. 214 001 au nom de la demanderesse, un dispositif d'encastrement d'une lame élastique en matériau composite travaillant en flexion, conçu pour pallier cet inconvénient en conformant l'extrémité encastrée de la lame de manière à supprimer, ou du moins à réduire, à ce niveau, les efforts tranchants susceptibles de cisailler le matériau composite. Ce résultat est atteint au prix d'une conformation particulière de l'extrémité encastrée de la lame, en forme de boucle, et du support de cette extrémité. Le dispositif est efficace à l'égard d'efforts de flexion orientés dans un même plan, confondu avec un plan de symétrie de la poutre. Is described in European patent No. 214 001 in the name of the applicant, a device for embedding an elastic blade of composite material working in bending, designed to overcome this drawback by shaping the embedded end of the blade so as to eliminate, or at least reduce, at this level, the shear forces liable to shear the composite material. This result is achieved at the cost of a particular conformation of the recessed end of the blade, in the form of a loop, and of the support for this end. The device is effective with regard to bending forces oriented in the same plane, confused with a plane of symmetry of the beam.
La présente invention a pour but de réaliser un dispositif d'encastrement d'une poutre en matériau composite permettant de s'opposer à un délaminage de celle-ci sous effort de flexion, sans modification de la forme de l'extrémité encastrée de la poutre. The object of the present invention is to produce a device for embedding a beam of composite material making it possible to oppose delamination of the latter under bending stress, without modifying the shape of the recessed end of the beam. .
La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel dispositif qui soit efficace quelle que soit l'orientation des efforts de flexion appliqués à la poutre. The present invention also aims to achieve such a device which is effective regardless of the orientation of the bending forces applied to the beam.
On atteint ces buts de 1 invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif d'encastrement d'une poutre en matériau composite constituée de fibres parallèles à la longueur de la poutre et noyées dans une matrice, ce dispositif étant remarquable en ce qu'il comprend un renfort en matériau composite à fibres noyées dans un liant, adhérant à une face ou portion de surface latérale de la partie encastrée de la poutre, sensiblement parallèle à la direction des efforts appliqués, ledit renfort comportant des fibres d'orientation diagonale par rapport à celle de la poutre, la raideur en traction de ce renfort suivant la direction des fibres étant très supérieure à sa raideur en cisaillement dans son plan. These objects of the invention are achieved, as well as others which will appear on reading the description which follows, with a device for embedding a beam of composite material made up of fibers parallel to the length of the beam and embedded. in a matrix, this device being remarkable in that it comprises a reinforcement made of composite material with fibers embedded in a binder, adhering to a face or portion of lateral surface of the embedded part of the beam, substantially parallel to the direction of the forces applied, said reinforcement comprising fibers of diagonal orientation relative to that of the beam, the stiffness in traction of this reinforcement in the direction of the fibers being much greater than its stiffness in shear in its plane.
Comme on le verra dans la suite, un tel renfort bride efficacement des déformations de la poutre par cisaillement, en empêchant ainsi le délaminage et la détérioration de celle-ci. As will be seen below, such a reinforcement effectively clamps deformations of the beam by shearing, thereby preventing delamination and deterioration thereof.
Suivant un premier mode de réalisation de l'invention, le renfort comprend deux nappes de fibres croisées de manière à brider des déformations par cisaillement de la poutre dues à des efforts appliqués à celle-ci suivant deux sens opposés d'une même direction. According to a first embodiment of the invention, the reinforcement comprises two plies of fibers crossed so as to clamp deformations by shearing of the beam due to forces applied to it in two opposite directions in the same direction.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le renfort est constitué de fibres tissées ou tressées, c est à-dire entrecroisées dans l'épaisseur du renfort. According to another embodiment of the invention, the reinforcement consists of woven or braided fibers, that is to say, intersected in the thickness of the reinforcement.
Suivant encore un autre mode de réalisation de l'invention, destiné à une poutre devant subir des efforts axisymétriques, le renfort entoure la surface latérale de la partie encastrée de la poutre, ce renfort étant formé de fibres continues constituant un bobinage ou une tresse. Le renfort prend alors une forme tubulaire ou même tronconique, par exemple. According to yet another embodiment of the invention, intended for a beam having to undergo axisymmetric forces, the reinforcement surrounds the lateral surface of the embedded part of the beam, this reinforcement being formed of continuous fibers constituting a winding or a braid. The reinforcement then takes a tubular or even frustoconical shape, for example.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel
- les figures 1 et 2 illustrent le processus de génération d'un délaminage d'une poutre en matériau composite soumise à un effort de flexion, processus décrit en préambule de la présente description,
- les figures 3 à 5 sont des schémas utiles à l'explication du fonctionnement du dispositif d'encastrement suivant l'invention, et
- les figures 6 et 7 représentent schématiquement en perspective les extrémités de poutres en matériau composite garnies d'un renfort formant partie du dispositif suivant l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the description which follows and on examining the appended drawing in which
FIGS. 1 and 2 illustrate the process for generating a delamination of a beam of composite material subjected to a bending force, process described in the preamble to this description,
FIGS. 3 to 5 are diagrams useful for explaining the operation of the embedding device according to the invention, and
- Figures 6 and 7 schematically show in perspective the ends of beams of composite material provided with a reinforcement forming part of the device according to the invention.
On se réfère aux figures 3 et 4 du dessin annexé pour décrire le principe qui est à la base de la structure du dispositif suivant 1 invention. A la figure 3, on a représenté une poutre 1 en matériau composite du type décrit plus haut, de section carrée ou rectangulaire par exemple, susceptible d'être soumise à des efforts F,F' de sens opposés sur une même direction, verticale par exemple. Reference is made to FIGS. 3 and 4 of the appended drawing to describe the principle which is at the basis of the structure of the device according to 1 invention. In Figure 3, there is shown a beam 1 of composite material of the type described above, of square or rectangular section for example, capable of being subjected to forces F, F 'of opposite directions in the same direction, vertical by example.
La poutre est encastrée dans un support 2 et les faces de la poutre qui sont parallèles à la direction des efforts appliqués sont chacune garnie de renforts schématisés par des brides 3,3' diagonales par rapport à l'orientation de l'axe longitudinal de la poutre, constituées en un matériau présentant une raideur en traction très supérieure à celle du matériau composite, suivant l'axe de ces brides. The beam is embedded in a support 2 and the faces of the beam which are parallel to the direction of the applied forces are each provided with reinforcements shown diagrammatically by flanges 3.3 ′ diagonal to the orientation of the longitudinal axis of the beam, made of a material having a tensile stiffness much greater than that of the composite material, along the axis of these flanges.
Chaque bride 3,3' est fixée à la poutre 1 par collage par exemple, suivant une surface allongée diagonale s'étendant d'un point bas de la poutre situé au niveau de son ancrage dans le support 2 à un point haut de la poutre situé au niveau de son extrémité libre. Each flange 3.3 ′ is fixed to the beam 1 by gluing for example, along a diagonal elongated surface extending from a low point of the beam located at its anchoring in the support 2 to a high point of the beam located at its free end.
On a représenté schématiquement à la figure 4 la déformée de la poutre soumise à l'effort F, étant entendu que les déformations observées séparément sous les efforts F et F' sont symétriques par rapport au plan moyen de la poutre qui est perpendiculaire au plan de la figure. FIG. 4 schematically shows the deformation of the beam subjected to the force F, it being understood that the deformations observed separately under the forces F and F ′ are symmetrical with respect to the mean plane of the beam which is perpendicular to the plane of the figure.
Lorsque la poutre est soumise à l'effort F, les brides 3,3' sont toutes deux soumises à des efforts de traction tendant à les allonger. Comme leur raideur en traction est très grande, on peut alors assimiler les déplacements de leurs extrémités 4,4' dans le plan d'extrémité de la poutre, à des rotations d'angle p centrées sur leurs extrémités opposées 5,5' respectivement situées dans le plan d'ancrage 6 de la poutre dans son support 2. Le plan d'extrémité de la poutre tourne alors lui aussi de l'angle ss, ce plan restant alors perpendiculaire à la fibre moyenne 7 de la poutre, représentée en trait interrompu. Cette perpendicularité du plan d'extrémité de la poutre par rapport à la fibre moyenne est significative d'une absence de glissement des fibres de la poutre les unes par rapport aux autres, glissement que l'on observe en l'absence des brides 3,3' comme illustré sur la figure 2. When the beam is subjected to the force F, the flanges 3.3 ′ are both subjected to tensile forces tending to lengthen them. As their stiffness in tension is very great, one can then assimilate the displacements of their ends 4,4 'in the end plane of the beam, with rotations of angle p centered on their opposite ends 5,5' respectively located in the anchoring plane 6 of the beam in its support 2. The end plane of the beam then also rotates by the angle ss, this plane then remaining perpendicular to the average fiber 7 of the beam, shown in line interrupted. This perpendicularity of the end plane of the beam relative to the average fiber is indicative of an absence of sliding of the fibers of the beam with respect to each other, sliding which is observed in the absence of the flanges 3, 3 'as illustrated in Figure 2.
On se réfère maintenant à la figure 5 où l'on a transposé les déformations observées sur la figure 4, à celles observées dans la partie d'une poutre qui est encastrée dans un support 2'. Les réactions F1, F'1 du support sur la partie encastrée de la poutre sont assimilables aux efforts subis par la partie libre de la poutre représentée à la figure 4.Le bridage de la partie encastrée de la poutre 1' de la figure 5 par des brides diagonales 31,3 analogues à celles représentées sur la figure 4, a alors les mêmes effets sur la rotation des plans d'extrémité de la partie encastrée de la poutre que ceux observés sur la figure 4, à savoir un maintien de ces plans perpendiculairement à la fibre moyenne de la poutre, maintien significatif de l'absence de délaminage des fibres de la poutre malgré le fort taux de cisaillement régnant dans celle-ci à l'intérieur de l'encastrement.Dans le cas d'un encastrement borgne classique, pour que les efforts d'encastrement restent perpendiculaires à l'axe longitudinal de la pouture, il est nécessaire que le fond de l'encastrement présente, en l'absence de jeu, une rigidité de compression inférieure à la rigidité longitudinale de la poutre, pour permettre la rotation éventuelle de la face en regard de la poutre (voir figure 5). We now refer to FIG. 5 where the deformations observed in FIG. 4 have been transposed to those observed in the part of a beam which is embedded in a support 2 ′. The reactions F1, F'1 of the support on the embedded part of the beam can be compared to the forces undergone by the free part of the beam shown in FIG. 4. The clamping of the embedded part of the beam 1 'in FIG. 5 by diagonal flanges 31.3 similar to those shown in Figure 4, then has the same effects on the rotation of the end planes of the embedded part of the beam as those observed in Figure 4, namely a maintenance of these planes perpendicular to the average fiber of the beam, significant maintenance of the absence of delamination of the fibers of the beam despite the high shear rate prevailing therein inside the recess. In the case of a blind recess conventional, so that the embedding forces remain perpendicular to the longitudinal axis of the beam, it is necessary that the bottom of the embedding has, in the absence of play, a compressive rigidity less than the rigidity l ongitudinal of the beam, to allow the possible rotation of the face opposite the beam (see Figure 5).
On revient brièvement à la figure 4 pour observer que la déformation de la poutre représentée provoque un allongement + Ql de la longueur des fibres d'une face de la poutre par rapport à la longueur 1 de cette face (voir figure 3) et une contraction -Ql des fibres de la face opposée. Le renforcement suivant l'invention des faces verticales (dans l'exemple représenté) de la partie encastrée de la poutre, doit alors présenter à la fois une grande raideur "diagonale" et une certaine souplesse vis-avis d'efforts axiaux, de manière à autoriser ces allongements et contractions. We return briefly to Figure 4 to observe that the deformation of the beam shown causes an elongation + Ql of the length of the fibers of one face of the beam relative to the length 1 of this face (see Figure 3) and a contraction -Ql fibers on the opposite side. The reinforcement according to the invention of the vertical faces (in the example shown) of the recessed part of the beam, must then have both a great "diagonal" stiffness and a certain flexibility vis-a-vis axial forces, so to allow these lengthening and contractions.
A cet effet, on propose suivant l'invention, de garnir (voir figure 4) les deux faces de la partie encastrée de la poutre qui sont parallèles à la direction des efforts appliqués, de renforts 8,8' collés ou autrement fixés sur ces faces. Suivant l'invention, ces renforts sont réalisés en matériau composite comprenant des fibres noyées dans un liant, orientées diagonalement comme représenté à la figure 6, suivant deux directions également inclinées sur l'axe de la poutre. Chaque renfort peut etre ainsi constitué d'au moins deux nappes de fibres entrecroisées et superposées, comme représenté.Un tel renfort présente alors la grande raideur désirée suivant les deux directions diagonales, raideur obtenue grâce à celle des fibres utilisées, et une certaine souplesse axiale due à la moindre raideur du liant qui autorise une déformation des mailles par variation de l'angle d'entrecroisement des fibres des deux nappes. To this end, it is proposed according to the invention, to garnish (see FIG. 4) the two faces of the recessed part of the beam which are parallel to the direction of the applied forces, of reinforcements 8,8 'glued or otherwise fixed to these faces. According to the invention, these reinforcements are made of composite material comprising fibers embedded in a binder, oriented diagonally as shown in Figure 6, in two directions also inclined on the axis of the beam. Each reinforcement can thus be made up of at least two layers of overlapping and superimposed fibers, as shown. Such reinforcement then has the desired great stiffness in the two diagonal directions, stiffness obtained thanks to that of the fibers used, and a certain axial flexibility. due to the lower stiffness of the binder which allows deformation of the meshes by varying the crisscrossing angle of the fibers of the two plies.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, chaque renfort peut être constitué de fibres entrecroisées, c'est-à-dire tissées ou tressées. Un tel agencement de fibres est avantageux en ce qu'il assure d'une part l'indépendance du comportement des fibres dans les deux directions d'efforts et d'autre part la cohésion du renfort puisqu'il permet de répartir dans son épaisseur les efforts subis par les fibres et par le liant, du fait de la tridimensionnalité des passages des fibres dans un produit tissé ou tressé. Un tel agencement de fibres est simplifié si l'on adopte un croisement des fibres à 90 , qui modifie l'angle d'entrecroisement des fibres par rapport à celui illustré à la figure 6.Les fibres sont alors inclinées à 45" suivant l'axe de la poutre, comme cela apparaît sur les renforts 9,9' représentés à la figure 7. According to another embodiment of the invention, each reinforcement may be made up of intertwined fibers, that is to say woven or braided fibers. Such an arrangement of fibers is advantageous in that it ensures on the one hand the independence of the behavior of the fibers in the two directions of force and on the other hand the cohesion of the reinforcement since it makes it possible to distribute in its thickness the forces undergone by the fibers and by the binder, due to the three-dimensionality of the passages of the fibers in a woven or braided product. Such an arrangement of fibers is simplified if one adopts a crossing of the fibers at 90, which modifies the angle of interlacing of the fibers with respect to that illustrated in FIG. 6. The fibers are then inclined at 45 "according to the axis of the beam, as shown on the reinforcements 9.9 ′ shown in FIG. 7.
Suivant une caractéristique optionnelle du dispositif selon l'invention, on peut améliorer la souplesse des renforts vis-à-vis d'efforts axiaux en mélangeant aux fibres de grande raideur en traction des fibres présentant la même raideur en traction mais une raideur en flexion plus faible permettant à celle-ci de se plier plus facilement. De telles fibres, régulièrement réparties dans le renfort, assouplissent globalement celui-ci en autorisant la déformation des mailles nécessaire au développement des allongements et contractions observés en liaison avec la figure 4. On pourra ainsi, à titre d'exemple, mélanger à des fibres de carbone de forte raideur en traction et en flexion, des fibres aramides (par exemple celles vendues sous le nom de Kevlar, marque déposée) et présentant la même raideur en traction mais une raideur en flexion beaucoup plus faible.Toujours à titre d'exemple, les nappes de fibres du renfort, éventuellement tissées ou tressées, pourront comprendre une fibre en Kevlar adjacente à quatre fibres de carbone, suivant un motif répétitif. L'utilisation de fibres en Kevlar améliore en outre la résistance aux chocs du renfort. According to an optional characteristic of the device according to the invention, it is possible to improve the flexibility of the reinforcements with respect to axial forces by mixing with the fibers of great stiffness in traction fibers having the same stiffness in traction but a stiffness in bending more low allowing it to fold more easily. Such fibers, regularly distributed in the reinforcement, generally soften the latter by allowing the deformation of the meshes necessary for the development of the elongations and contractions observed in connection with FIG. 4. It will thus be possible, for example, to mix with fibers carbon of high stiffness in tension and in bending, aramid fibers (for example those sold under the name of Kevlar, registered trademark) and having the same stiffness in traction but a stiffness in bending much lower. Always by way of example , the reinforcing fiber layers, optionally woven or braided, may include a Kevlar fiber adjacent to four carbon fibers, in a repeating pattern. The use of Kevlar fibers also improves the impact resistance of the reinforcement.
La fixation du renfort réalisé en matériau composite, sur une poutre également réalisée en matériau composite, peut être obtenue à l'aide de produits adhésifs adéquats couramment disponibles dans l'industrie, tels que le produit adhésif vendu sous le nom d'Araldite (marque déposée). Fixing the reinforcement made of composite material, on a beam also made of composite material, can be obtained using suitable adhesive products commonly available in the industry, such as the adhesive product sold under the name of Araldite (brand filed).
Jusqu'à présent, on a envisagé seulement le cas de poutres soumises à des efforts unidirectionnels, éventuellement dans les deux sens d'une même direction. Dans certaines applications du dispositif d'encastrement suivant l'invention, par exemple à des suspensions antisismiques, les efforts appliqués à la poutre peuvent être multidirectionnels et il peut même être nécessaire que la poutre puisse supporter sans délaminage des efforts axisymétriques. Dans une telle hypothèse, les renforts plans décrits jusqu a présent ne suffisent plus. Up to now, we have only considered the case of beams subjected to unidirectional forces, possibly in both directions of the same direction. In certain applications of the embedding device according to the invention, for example to earthquake-resistant suspensions, the forces applied to the beam can be multidirectional and it may even be necessary for the beam to be able to withstand axisymmetric forces without delamination. In such a case, the plane reinforcements described so far are no longer sufficient.
Pour satisfaire à de telles contraintes, l'invention propose de conformer le renfort de manière que celui-ci entoure complètement la surface latérale de la partie encastrée de la poutre. En disposant quatre renforts tels que représentés aux figures 6 ou 7, suivant les quatre faces de la partie encastrée, on rend la poutre résistante à des efforts orientés suivant deux directions orthogonales, chacune perpendiculaire à deux faces de la poutre. To satisfy such constraints, the invention proposes to shape the reinforcement so that it completely surrounds the lateral surface of the embedded part of the beam. By having four reinforcements as shown in Figures 6 or 7, along the four faces of the recessed portion, the beam is made resistant to forces oriented in two orthogonal directions, each perpendicular to two faces of the beam.
Plus généralement, dans le cas d'une poutre de section circulaire soumise à des efforts axisymétriques, le renfort prend une forme tubulaire s'emboîtant sur l'extrémité de la poutre, avec entrecroisement des fibres de plusieurs nappes, comme représenté aux figures 6 ou 7, tissage ou tressage des fibres. Les fibres de chaque nappe peuvent être alors bobinées avec un angle d'hélice propre à assurer la transmission d'efforts diagonaux par ces fibres, ceci aussi bien sur un renfort de forme tubulaire à base polygonale ou circulaire, que sur un renfort de forme tronconique s'adaptant à une extrémité conforme de la poutre. More generally, in the case of a beam of circular section subjected to axisymmetric forces, the reinforcement takes a tubular shape fitting onto the end of the beam, with the fibers of several plies interlacing, as shown in FIGS. 6 or 7, weaving or braiding of the fibers. The fibers of each sheet can then be wound with a helix angle suitable for ensuring the transmission of diagonal forces by these fibers, this both on a tubular reinforcement with a polygonal or circular base, as on a frustoconical reinforcement adapting to a conforming end of the beam.
Le dispositif d'encastrement suivant l'invention peut trouver de nombreuses applications, notamment dans des structures triangulées à noeuds rigides, dans des encastrements dits à flexion "courte", mettant en jeu des poutres massives et courtes, dans des emmanchements d'outils à fort cisaillement, dans des dispositifs de suspension, etc... The embedding device according to the invention can find numerous applications, in particular in triangulated structures with rigid knots, in so-called "short" bending embedments, involving massive and short beams, in tool shanks with high shear, in suspension devices, etc ...
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, si les efforts appliqués à la poutre sont dirigés suivant une orientation unique, on pourrait envisager l'utilisation d'un renfort à fibres unidirectionnelles, sans l'entrecroisement représenté aux figures 6 et 7, la direction des fibres étant choisie de manière à brider tout cisaillement de la poutre sous l'effet d'efforts tranchants développés dans l'encastrement. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example. In particular, if the forces applied to the beam are directed in a single orientation, one could envisage the use of a reinforcement with unidirectional fibers, without the interlacing shown in FIGS. 6 and 7, the direction of the fibers being chosen so to clamp any shearing of the beam under the effect of sharp forces developed in the embedding.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9113794A FR2683615B1 (en) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | DEVICE FOR BUILDING A BEAM IN COMPOSITE MATERIAL AND BEAM FOR USE IN SUCH A DEVICE. |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2683615A1 true FR2683615A1 (en) | 1993-05-14 |
| FR2683615B1 FR2683615B1 (en) | 1994-02-25 |
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ID=9418756
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| FR9113794A Expired - Fee Related FR2683615B1 (en) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | DEVICE FOR BUILDING A BEAM IN COMPOSITE MATERIAL AND BEAM FOR USE IN SUCH A DEVICE. |
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|---|---|
| FR (1) | FR2683615B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5904010A (en) * | 1997-06-10 | 1999-05-18 | Energy Research, Inc. | Elastomeric seismic isolation bearing and method |
| US20120011805A1 (en) * | 2010-03-19 | 2012-01-19 | Weihong Yang | Steel and wood composite structure with metal jacket wood studs and rods |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2585393A1 (en) * | 1985-07-29 | 1987-01-30 | Renofors France | Beam or other construction element made of timber which is reinforced by means of a reinforcing element, and method for its manufacture |
| GB2187409A (en) * | 1986-03-05 | 1987-09-09 | British Steel Corp | Channel section member |
-
1991
- 1991-11-08 FR FR9113794A patent/FR2683615B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2585393A1 (en) * | 1985-07-29 | 1987-01-30 | Renofors France | Beam or other construction element made of timber which is reinforced by means of a reinforcing element, and method for its manufacture |
| GB2187409A (en) * | 1986-03-05 | 1987-09-09 | British Steel Corp | Channel section member |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5904010A (en) * | 1997-06-10 | 1999-05-18 | Energy Research, Inc. | Elastomeric seismic isolation bearing and method |
| US20120011805A1 (en) * | 2010-03-19 | 2012-01-19 | Weihong Yang | Steel and wood composite structure with metal jacket wood studs and rods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2683615B1 (en) | 1994-02-25 |
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