FR2845711A3 - Poutre composite en bois lamellee collee - Google Patents

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Abstract

Poutre composite (1) en bois lamellé collé (3,3bis) comportant dans sa partie tendue au moins un renfort présentant une résistance à la traction plus grande que la résistance à la traction moyenne des lamelles. La poutre (1) comporte une première série de lamelles (3) parallèles à un premier plan longitudinal dans la zone tendue, et une deuxième série de lamelles (5) dans la zone comprimée dont les faces longitudinales sont sensiblement parallèles à un plan incliné par rapport audit premier plan (figure 1).

Description

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La présente invention a pour objet une poutre composite en bois comprenant une
série de lamelles de bois collées ensemble et associées à au moins un renfort.
Des objets en bois lamellé collé sont connus. Dans ces objets, les lamelles sont
toutes parallèles entre elles.
On connaît par le document US 6.170.209 un produit composite (voir figure 11) 10 présentant des éléments tendeurs placés dans des trous longitudinaux lesdits tendeurs étant tendus après la réticulation de la colle utilisée pour coller ensemble les lamelles. Les tendeurs exercent ainsi un effort de compression en prenant uniquement appui sur une zone proche d'une extrémité du produit composite et sur une zone proche de l'extrémité opposée. Dans ce produit composite connu, les 15 lamelles s'étendent perpendiculairement à la direction longitudinale du produit composite. On connaît également par le document EP 0575268 un élément de construction en bois lamellé-collé comportant des lamelles horizontales et des lamelles verticales 20 dans sa partie soumise à un travail de flexion. Cet élément de construction a des caractéristiques mécaniques toujours limitées par la résistance à la traction des
lamelles de bois.
La présente invention a pour objet une poutre composite en bois lamellé présentant 25 des propriétés mécaniques améliorées, telles que résistance à la compression, meilleure résistance à la traction, meilleure garantie des résultats, etc., en particulier dont les caractéristiques mécaniques ne sont plus limitées par la résistance à la traction du bois, mais plutôt par la résistance à la compression du
bois, résistance à la compression qui est plus facile à déterminer et qui est 30 déterminée avec plus de précisions.
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La poutre composite selon l'invention comprend une série de lamelles de bois collées les unes aux autres, lesdites lamelles présentant deux faces longitudinales sensiblement parallèles entre elles s'étendant entre deux extrémités et deux faces latérales, lesdites lamelles présentant une largeur moyenne plus grande que l'épaisseur de la lamelle. La poutre présente deux faces opposées, une première partie de la poutre adjacente d'une première face, en particulier une partie adjacente de la face inférieure, étant destinée à être tendue, tandis qu'une deuxième partie de la poutre adjacente de la face opposée, en particulier une partie adjacente de la face supérieure, est destinée à être comprimée. La poutre comporte dans sa 10 partie destinée à être tendue au moins un renfort présentant une résistance à la traction plus grande que la résistance à la traction moyenne des lamelles. La poutre comporte également une première série de lamelles dont les faces longitudinales sont sensiblement parallèles à un premier plan longitudinal dans la zone destinée à être tendue, et une deuxième série de lamelles dans la zone destinée à être i5 comprimée dont les faces longitudinales sont sensiblement parallèles à un
deuxième plan longitudinal incliné par rapport audit premier plan.
Selon l'invention, la poutre comporte une première série de lamelles dont les faces longitudinales sont sensiblement parallèles à un premier plan longitudinal et une 20 deuxième série de lamelles dont les faces longitudinales sont sensiblement
parallèles à un deuxième plan longitudinal incliné par rapport audit deuxième plan.
Cette inclinaison des lamelles permet de mieux utiliser les propriétés du bois, mais également d'assurer une meilleure garantie quant à la valeur moyenne des propriétés finales de la poutre. La poutre présente une partie adjacente d'une 25 première face de la poutre, en particulier une partie inférieure, destinée à être tendue et une partie adjacente de la face opposée de la poutre, en particulier une partie supérieure, destinée à être comprimée. Dans sa partie destinée à être tendue, la poutre présente au moins un renfort présentant une résistance à la traction plus grande que la résistance à la traction moyenne des lamelles. Le renfort est avantageusement dimensionné pour que les caractéristiques mécaniques de la
poutre soient essentiellement limitées par la résistance à la compression du bois.
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De façon avantageuse, le premier plan longitudinal est sensiblement
perpendiculaire au deuxième plan longitudinal. Par plan longitudinal, on entend un plan parallèle ou sensiblement parallèle à l'axe central ou longitudinal de la poutre.
De préférence, la poutre comporte au moins deux couches de lamelles, une première couche étant constituée de lamelles collées dont les faces sont sensiblement parallèles au premier plan longitudinal et éventuellement d'un ou de plusieurs renforts, tandis que la deuxième couche est constituée de lamelles collées 10 dont les faces sont sensiblement parallèles au deuxième plan longitudinal et
éventuellement d'un ou de plusieurs renforts.
A titre d'exemples de renfort, on peut citer: des éléments en bois de qualité supérieure à la qualité moyenne des lamelles, des éléments en bois reconstitué de qualité supérieure, des cordons ou plats en matière plus résistante à la traction, tels 15 que des cordons, cordes, tissus, mats ou plats contenant des fibres de Nylon, des fibres aramides, des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres minérales, des
fibres ou fils d'acier, voire un mélange de telles fibres.
Avantageusement, la deuxième couche de lamelles est collée sur une lamelle de la 20 première couche.
Selon une forme de réalisation, les lamelles sensiblement parallèles au deuxième plan ont une épaisseur égale ou supérieure, de préférence supérieure, à l'épaisseur
des lamelles sensiblement parallèles au premier plan.
Avantageusement, les lamelles sensiblement parallèles au premier plan longitudinal ont une largeur égale ou supérieure à la largeur des lamelles sensiblement parallèles
au deuxième plan longitudinal.
Selon une particularité avantageuse, la poutre est associée à un ou plusieurs renforts situés au voisinage de la face inférieure de la poutre ou de la face destinée
à être soumise à un effort de traction.
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Selon une forme de réalisation particulière, dans laquelle la poutre présente une face supérieure et une face inférieure, la poutre est adaptée pour présenter une ou des zones comprimées ou destinées à être comprimées et une ou des zones tendues 5 ou destinées à être tendues. Les lamelles sont au moins sensiblement horizontales dans la ou les zones tendues ou destinées à être tendues, tandis que les lamelles sont au moins sensiblement verticales dans la ou les zones comprimées ou
destinées à être comprimées.
lo Le ou les renforts pour reprendre des efforts de traction sont avantageusement disposés au voisinage de la face inférieure de la poutre. Ceci permet d'accroître le
bras de levier du couple résistant.
L'invention a encore pour objet une construction ou structure comportant au moins
1 5 une poutre suivant l'invention.
Des particularités et détails de formes de réalisation ressortiront de la description
détaillée suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ciannexés.
Dans ces dessins, - la figure 1 est une vue latérale d'une poutre suivant l'invention; - la figure 2 est une vue de côté de la poutre de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la poutre de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure i; - les figures 5 et 6 sont des vues similaires à celles des figures 4 et 3 d'une autre forme de réalisation, - la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 4 d'encore une autre forme de réalisation;
- les figures 8 et 9 sont des vues (transversales) de profils particuliers de poutres 30 suivant l'invention.
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La poutre 1 de la figure 1 comporte une première couche 2 de lamelles de bois 3 qui sont collées entre elles et une deuxième couche 4 de lamelles de bois 5 collées entre elles. Les lamelles 3 sont des lamelles longitudinales s'étendant parallèlement à un plan horizontal, tandis que les lamelles 5 sont des lamelles longitudinales s'étendant parallèlement à un plan vertical. Une face latérale 50 des lamelles 5 est collée sur la face longitudinale supérieure de la lamelle 3bis. Un renfort métallique 6 est placé entre deux lamelles horizontales 3, une desdites
lamelles étant la lamelle inférieure.
De façon avantageuse, le renfort est sensiblement collé sur toute sa longueur aux deux lamelles adjacentes, de manière à transmettre l'effort sur sensiblement toute
la longueur du renfort.
De préférence, le renfort est conformé pour assurer une liaison entre le renfort et la colle suffisante pour transmettre l'effort d à l'état tendu du renfort. Par exemple,
le renfort est un renfort cranté et/ou tressé.
Selon une particularité de la forme de réalisation, les lamelles 3,5 ont une épaisseur 20 inférieure à lOmm, avantageusement inférieure à Snim, par exemple 3mm, 2mm, 1,5 mm, 1 mm, voire moins. Cette épaisseur E est définie entre les faces longitudinales de la lamelle considérée, lesdites faces présentant une largeur ou une hauteur supérieure à son épaisseur, par exemple au moins trois fois supérieure à son épaisseur, en particulier au moins 5 fois supérieure à son épaisseur. Les 25 lamelles 5 sont avantageusement plus épaisses que les lamelles 3 et ont par exemple une largeur L5 plus faible que celle L3 des lamelles 3. Avantageusement, la couche de colle située entre deux lamelles adjacentes a une épaisseur inférieure à 3mm, avantageusement inférieure à 2mrn, de préférence inférieure à 1 mm, par
exemple de 0,5 mm, voire moins.
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Le renfort 6 s'étend par exemple partiellement dans une rainure d'une lamelle 3.
Une telle rainure est avantageuse pour assurer une épaisseur moyenne de couche de
colle aussi faible que possible, tout en utilisant un renfort aussi épais que possible.
Dans la forme de réalisation de la figure 5, la couche 2 présente deux renforts 6,6bis distincts entre la lamelle inférieure 3 et une lamelle adjacente, tandis que la
couche 4 comporte une série de renforts 7 entre des lamelles 5.
Dans la forme de réalisation de la figure 7, la poutre comporte un renfort 6 entre 1o deux lamelles 3 et un autre renfort 7 entre deux lamelles 5, le renfort 6 s'étendant depuis le voisinage de l'extrémité gauche G jusqu'au voisinage de la partie centrale, tandis que le renfort 7 s'étend entre l'extrémité droite D de la poutre
jusqu'au voisinage de la partie centrale ou milieu de la poutre.
t O Les figures 8 et 9 montrent des profils en T et en losange pour des poutres suivant l'invention.
La poutre 1 selon l'invention peut être précomprimée.
Les renforts 6,7 sont par exemple des fibres métalliques, des fibres synthétiques, des fibres minérales, des fibres végétales, etc., mais de préférence des fibres d'acier, des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres aramide, etc., en particulier des fibres en acier à haute limite élastique, plus particulièrement à très haute limite élastique. Les différents renforts sont par exemple obtenus en associant ensemble une série de fibres, par exemple en torsadant légèrement un faisceau de fibres. Les fibres torsadées peuvent être de même nature ou de nature différente. Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse, on utilise un tissu de fibres comprenant une série de fibres longitudinales (destinées à être mise sous traction lors de l'opération de collage) et une série de fibres transversales 30 (par exemple orthogonales par rapport à la direction longitudinales). Les fibres longitudinales passent respectivement au dessus et en dessous de fibres
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transversales. L'épaisseur du tissu est par exemple comprise entre 50 et 1000 tam, en particulier entre 100 et 500 p.m. Les fibres longitudinales et les fibres transversales peuvent être de même nature ou de nature différente,
avantageusement les fibres sont toutefois de même nature.
Au lieu d'utiliser des fibres ou faisceaux de fibres, il aurait pu être possible d'utiliser des plats par exemple métalliques ou synthétiques. Ces plats ou lamelles sont avantageusement munis de trous permettant à de la colle de passer dans les trous de manière à former des ponts de colles s'étendant à travers chaque plat entre
deux lamelles adjacentes. Les trous sont réalisés par exemple par emboutissage 10 avec formation de dents tournées soit vers le haut, soit vers le bas.
Au lieu d'utiliser un plat troué, le plat aurait pu être bosselé et/ou ajouré et'ou muni de tenon, etc. Les lamelles 3,5 ont une épaisseur E comprise entre 1 et 10 mm, en particulier entre 1 et 5 mm, tel que par exemple 1, 2, 3 ou 4 mm. Les lamelles sont réalisées en des bois divers, tel que bois de sapin, bois de bouleau, bois de hêtre, bois de chêne, etc. Selon un détail avantageux, la lamelle inférieure 3 et les lamelles adjacentes à la lamelle inférieure 3 sont réalisées en un ou des bois présentant une bonne résistance à la compression, tandis que les lamelles supérieures 5 sont 20 réalisées en un bois présentant une bonne résistance à la traction. La lamelle inférieure 3 et les lamelles adjacentes à celle-ci sont par exemple réalisées en des bois de haute densité, tel que bois de chêne, tandis que les lamelles supérieures
sont réalisées en bois de bouleau.
Les colles utilisées de manière courante dans la fabrication de bois lamellé collé peuvent être utilisées. Toutefois, de préférence, on sélectionnera la colle utilisée pour coller les lamelles avec interposition d'un renfort (tel que des fibres), de manière à ce que la colle choisie présentera une bonne adhérence à la fois sur les lamelles et à la fois avec le renfort (par exemple fibres). La colle est avantageusement à prise rapide, et est par exemple une colle silicone, une colle à deux composants, une colle polyuréthanne, etc.
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La colle sera avantageusement pas trop visqueuse lors de son application de manière à assurer le passage de colle entre les fibres formant un renfort et/ou au
moins sur la couche en surface des lamelles.
Eventuellement, les renforts avant leur placement entre deux lamelles sont munis d'un revêtement ou d'une précouche ou d'un ensimage présentant une bonne adhésion avec les fibres du renforts et présentant une bonne affinité avec la colle de
manière à assurer une bonne adhésion entre les renforts et la colle.
io L'épaisseur des couches de colle est aussi faible que possible. Cette épaisseur est
par exemple comprise entre 50Qim et lmm.
Par rapport à une poutre classique de même hauteur (poutre dont toutes les lamelles sont parallèles entre elles), la poutre représentée à la figure 1 présente une résistance à la compression renforcée, un bras de levier du couple augmenté, une augmentation de la résistance garantie à la compression, ces caractéristiques faisant qu'à dimension extérieure égale, la poutre de la figure 1 est de plus de 50% plus
performante que la poutre classique en lamellé collé.
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Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Poutre composite (1) comprenant une série de lamelles de bois (3,3 bis) collées les unes aux autres, lesdites lamelles présentant deux faces longitudinales sensiblement parallèles entre elles s'étendant entre deux extrémités et deux faces latérales, lesdites lamelles présentant une largeur moyenne plus grande que l'épaisseur de la lamelle, ladite poutre présentant deux faces opposées, une première partie de la poutre adjacente d'une première face. en particulier une partie adjacente de la face inférieure, étant destinée à être tendue, tandis qu'une 10 deuxième partie de la poutre adjacente de la face opposée, en particulier une partie adjacente de la face supérieure, est destinée à être comprimée, caractérisée en ce que la poutre (1) comporte dans sa partie destinée à être tendue au moins un renfort présentant une résistance à la traction plus grande que la résistance à la traction moyenne des lamelles, et en ce que la poutre (1) 15 comporte une première série de lamelles (3) dont les faces longitudinales sont sensiblement parallèles à un premier plan longitudinal dans la zone destinée à être tendue, et une deuxième série de lamelles (5) dans la zone destinée à être comprimée dont les faces longitudinales sont sensiblement parallèles à un
deuxième plan longitudinal incliné par rapport audit premier plan.
2. Poutre suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le premier plan
longitudinal est sensiblement perpendiculaire au deuxième plan longitudinal.
3. Poutre suivant la revendication l ou 2, caractérisée en ce qu'il comporte au moins deux couches de lamelles (2,4), une première couche (2) étant constituée de lamelles (3) collées dont les faces sont sensiblement parallèles au premier plan longitudinal et éventuellement d'un ou de plusieurs renforts (6), tandis que la deuxième couche (4) est constituée de lamelles collées (5) dont les faces sont sensiblement parallèles au deuxième plan longitudinal et éventuellement d'un
ou de plusieurs renforts (7).
4. Poutre suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la deuxième couche (4) 30 de lamelles (5) est collée sur une lamelle (3) de la première couche (2).
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5. Poutre suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les
lamelles (5) sensiblement parallèles au deuxième plan ont une épaisseur égale ou supérieure, de préférence supérieure, à l'épaisseur des lamelles (3)
sensiblement parallèles au premier plan.
6. Poutre suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les lamelles (3) sensiblement parallèles au premier plan longitudinal ont une
largeur (L3) égale ou supérieure à la largeur (L5) des lamelles (5) sensiblement
parallèles au premier plan longitudinal.
7. Poutre suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en 10 ce qu'elle est associée à un ou plusieurs renforts (6, 7) situés au voisinage de la
face inférieure de la poutre ou de la face destinée à être soumise à un effort de traction.
8. Poutre suivant l'une quelconque des revendications précédentes, ladite poutre
présentant une face supérieure et une face inférieure, ladite poutre étant adaptée 1 5 pour présenter une ou des zones comprimées ou destinées à être comprimées et une ou des zones tendues ou destinées à être tendues, les lamelles étant au moins sensiblement horizontales dans la ou les zones tendues ou destinées à être tendues, tandis que les lamelles sont au moins sensiblement verticales dans
la ou les zones comprimées ou destinées à être comprimées.
9. Construction ou structure comportant au moins une poutre suivant l'une
quelconque des revendications précédentes.
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