WO2006102733A1 - Column-based building and round timber anchorage - Google Patents

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WO2006102733A1
WO2006102733A1 PCT/CA2006/000357 CA2006000357W WO2006102733A1 WO 2006102733 A1 WO2006102733 A1 WO 2006102733A1 CA 2006000357 W CA2006000357 W CA 2006000357W WO 2006102733 A1 WO2006102733 A1 WO 2006102733A1
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WO
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column
technique
wood
triangulation
earth
Prior art date
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PCT/CA2006/000357
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French (fr)
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Libère Nitunga
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Kebeya, Evariste
NIYONIZIGIYE, Déogratias
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Publication date
Application filed by Kebeya, Evariste, NIYONIZIGIYE, Déogratias filed Critical Kebeya, Evariste
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    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/30Columns; Pillars; Struts
    • E04C3/36Columns; Pillars; Struts of materials not covered by groups E04C3/32 or E04C3/34; of a combination of two or more materials
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/26Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of wood
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38Connections for building structures in general
    • E04B1/48Dowels, i.e. members adapted to penetrate the surfaces of two parts and to take the shear stresses
    • E04B1/486Shear dowels for wood
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    • E04BUILDING
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    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
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    • E04B1/26Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of wood
    • E04B1/2604Connections specially adapted therefor
    • E04B2001/2668Connections specially adapted therefor for members with a round cross-section
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
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    • E04B1/18Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/26Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of wood
    • E04B2001/2696Shear bracing

Definitions

  • the present invention relates to the production of structures bearing structure in the form of columns and chaining.
  • the conventional technique generally uses columns and links in reinforced concrete or steel.
  • the present invention consists in producing these columns and links in solid wood, by means of a cluster of innovations that each bring its stone to the building. Indeed, there are a multitude of problems that must be solved one by one, until a product that is interesting from a technical, financial and environmental point of view. These innovations are mainly:
  • the tensile strength of commonly used wood assemblies is relatively low.
  • the present invention has as its main objects the multiplication at will of the number of beam-column connections on the one hand, and the improvement of their unit resistance to traction on the other hand.
  • the invention uses a multitude of points of attachment of the beams to the columns.
  • the first point is the very end of the beam, and then come from other points situated higher and lower on the column, and others situated further to the left and more to the right on the beams directly adjacent. i) A point of direct attachment of the beam on the column at their point of intersection, by a fitting whose assembly at the end of the beam is by friction.
  • Such an assembly is also used to connect the floor joists to the chaining, which contributes to considerably increase the rigidity of the construction.
  • the vertical loads transmitted to the ground by a column are important and generally require a very rigid connection between said column and the foundation, especially via the lower chaining.
  • the distribution of vertical loads on the foundation is made by several pieces of vertical triangulation. These pieces can be doubled or even tripled incase of need.
  • the rods stressed in tension do not require special strengthening measures except the use of large washers for tightening the nuts.
  • reinforcement measures are necessary to prevent the triangulation piece from sliding along the beam in tension, it is for example to put a wedge in the angle formed by the triangulation piece and the beam.
  • the wood used as columns, chaining, triangulation pieces and floor joists is a round wood, which has a lot of advantages over squared wood (wood that has gone through a sawing process ):
  • the clamping force exerted by the bolts prevents cracking due to possible rapid drying, which allows the use of a relatively high temperature compared to conventional methods.
  • the clamping bolts connected to the heating plate pass into the wood mass and thus contribute to the achievement of a fast and homogeneous drying.
  • the wooden structure object of the present invention can support conventional masonry as filling walls.
  • this requires the use of fairly large section wood.
  • the wood used is of common dimensions, it is necessary to lighten as much as possible the weight of the walls. This can be done in particular by the use, as filler walls, of solid wood panels or plywood, but they are relatively expensive.
  • a technically feasible and economically affordable solution developed in the context of the present invention is to use thin walls of compressed earth on bamboo screens.
  • One or more bamboo slats are sandwiched between wooden slats, which are themselves firmly attached to the elements of the structure: chaining, columns, triangulation pieces.
  • a mobile formwork is then installed on one side of the wall.
  • a well-kneaded soil is applied against the inner face of the formwork until it reaches a thickness slightly greater than that predicted for the wall.
  • a mobile formwork is then placed on the other side of the wall, then pressed firmly against the earth to compress it, thanks to multiple bolts that cross the two forms and the wall under construction. It can thus achieve walls of 10 square meters with a thickness of about 7 cm.
  • a cement concrete can also be used, but in this case there is no compression to do.
  • the technique of building compressed or tamped earth walls is well known; it is mainly rammed earih.
  • here compression takes place in the vertical direction between two fixed forms, and does not allow the realization of thin walls, which is the objective pursued within the scope of the invention.
  • This technique is characterized by wooden structure elements usually assembled by tenons and mortises.
  • the free spaces between the wooden elements are filled by different types of materials such as: cob, bricks; rubble, wood ...
  • the system consists of creating a kind of large open structure formed, as the name suggests, of poles and beams supporting the floors, partitions and roof. It should be noted that we bet posts - beams and not columns - chaining! Indeed, as said above, chaining involves a tensile force resistance capacity.
  • the thin earthen wall compressed on a bamboo fence must be protected from the weather.
  • the most common protection of the walls is to coat them with a layer of cement.
  • the solution found in the context of the invention is to intercalate between the two, a layer of cement stabilized clay coating, which has a significant adhesion to both the earth and cement. Axial elongation of 2 massive woods
  • the solid wood structure object of the invention requires woods of great straightness. For chaining, there are usually no problems in finding them since they are lengths of the order of 3 - 4 m.
  • a technique for assembling two solid wood end-to-end has been developed. It involves axially drilling the two ends to be assembled with a hollow cylindrical drill (bell saw) of appropriate dimensions, and then to introduce a metal pipe which serves as a connection between the two pieces of wood; the diameters of the hole saw and the pipe being chosen so that the introduction is forced inside the pipe but free outside. In this way, the wood involved in the assembly will be solicited only compression.
  • a hollow cylindrical drill bell saw
  • Figure 1 shows a perspective of two pieces of solid wood to assemble (1) and (2), and the connecting pipe (3); the drilling with the hole saw being finished.
  • Figure 2 shows in section the ends of pieces of wood already assembled end to end.
  • Figure 3 shows a possibility of improving the strength of the assembly by a system of non-return studs (4) placed inside the assembly pipe.
  • FIG. 4 represents the assembly mode chaining-lock closest to the invention. It clearly appears that the distance between the bolts of assemblies and the end of the beam for the pull-out resistance in case of axial force is counted.
  • FIG. 5 represents a method of assembly chaining - fitting according to the invention.
  • the distance between the assembly bolts and the end of the chaining is not very important.
  • Figure 6 shows the end of a chain with two irons L, which highlights that it is the friction forces of the two fittings on the end of the beam that are important.
  • FIG. 7 shows a direct link chaining - column at their point of intersection.
  • FIG. 8 represents the schematic diagram of the direct link chaining - column by pieces of vertical triangulation.
  • FIG. 9 represents the schematic diagram of the indirect chaining-column link, by two pieces of horizontal triangulation (10) connecting the chaining (6) to the two links adjacent to the column (11).
  • Figure 10 shows the positive consequences of the direct links chaining - columns by vertical triangulation parts on the vertical bracing of the construction, the resistance of the chaining to the vertical loads, and the distribution of these on the foundation.
  • Figure 11 shows the positive consequences of indirect chaining - column links on the horizontal bracing of the construction.
  • the first method fully deploys its performance on eucalyptus wood which is widely used in tropical countries, and the second is better indicated for coniferous species, more used in temperate countries.

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Abstract

The invention relates to column-based buildings and to round timber anchorages exhibiting quakeproof properties. Said invention provides for several possible wall embodiments: timber, panels, thin earthen partitions pressed on bamboo structures, conventional masonry etc.

Description

IMMEUBLE A COLONNES ET CHAINAGES EN BOIS RONDS BUILDING WITH COLUMNS AND ROUND WOOD CHAININGS
La présente invention est relative à la réalisation de constructions à structure portante sous forme de colonnes et chaînages.The present invention relates to the production of structures bearing structure in the form of columns and chaining.
Pour ce genre de constructions, la technique classique recours généralement aux colonnes et chaînages en béton armé ou en acier.For this type of construction, the conventional technique generally uses columns and links in reinforced concrete or steel.
Par contre, la présente invention consiste à réaliser ces colonnes et chaînages en bois massif, moyennant une grappe d'innovations qui apportent chacune sa pierre à l'édifice. En effet, il existe une multitude de problèmes qu'il faut résoudre un à un, jusqu'à aboutir à un produit intéressant du point de vue technique, financier et environnemental. Ces innovations sont principalement :On the other hand, the present invention consists in producing these columns and links in solid wood, by means of a cluster of innovations that each bring its stone to the building. Indeed, there are a multitude of problems that must be solved one by one, until a product that is interesting from a technical, financial and environmental point of view. These innovations are mainly:
- La multiplication des points d'accrochage des poutres aux colonnes ;- The multiplication of the points of attachment of the beams to the columns;
- La réalisation d'un assemblage axial d'une poutre avec deux plaques par frottement ;- The realization of an axial assembly of a beam with two plates by friction;
- Le séchage localisé des zones d'assemblages de colonnes et chaînages ;- Localized drying of the areas of assemblages of columns and chaining;
- La réalisation de murs minces en terre comprimée sur grillages en bambou ; - L'amélioration de l'adhérence du ciment sur une paroi en terre crue ;- The realization of thin walls in compressed clay on bamboo fences; - The improvement of the adhesion of the cement on a wall of raw earth;
- L'allongement axial de 2 bois massifs.- Axial elongation of 2 massive woods.
La multiplication des points d'accrochage des poutres aux colonnesThe multiplication of the points of attachment of the beams to the columns
Pour qu'une poutre horizontale reliée à une colonne puisse jouer effectivement le rôle de chaînage, elle doit présenter une résistance suffisante aux efforts de traction qui tendraient à l'arracher de la colonne.For a horizontal beam connected to a column can effectively play the role of chaining, it must have sufficient resistance to traction efforts that tend to tear the column.
La résistance à la traction des assemblages en bois généralement utilisés est relativement faible. Pour remédier à cette situation, la présente invention a comme objets principaux la multiplication à volonté du nombre de liaisons poutre - colonne d'une part, et l'amélioration de leur résistance unitaire à Ia traction autant d'autre part. L'invention utilise une multitude de points d'accrochage des poutres aux colonnes.The tensile strength of commonly used wood assemblies is relatively low. To remedy this situation, the present invention has as its main objects the multiplication at will of the number of beam-column connections on the one hand, and the improvement of their unit resistance to traction on the other hand. The invention uses a multitude of points of attachment of the beams to the columns.
Le premier point est l'extrémité même de Ja poutre, puis viennent d'autres points situés plus haut et plus bas sur la colonne, et d'autres situés plus à gauche et plus à droite sur les poutres directement voisines. i) Un point d'accrochage direct de la poutre sur la colonne à leur point d'intersection, par une ferrure dont l'assemblage à l'extrémité de la poutre se fait par frottements.The first point is the very end of the beam, and then come from other points situated higher and lower on the column, and others situated further to the left and more to the right on the beams directly adjacent. i) A point of direct attachment of the beam on the column at their point of intersection, by a fitting whose assembly at the end of the beam is by friction.
Dans l'assemblage classique d'une ferrure avec l'extrémité d'une poutre par boulon, lorsque la distance d'extrémité est trop faible, il y a risque de rupture par déchirement ou fendage.In the conventional assembly of a fitting with the end of a beam per bolt, when the end distance is too small, there is a risk of rupture by tearing or splitting.
Pour y faire face on cherche à placer le boulon le plus loin possible de l'extrémité de la poutre, de telle sorte que la zone qui se trouve entre le boulon et l'extrémité, soit la plus grande possible.In order to deal with it, it is sought to place the bolt as far as possible from the end of the beam, so that the area between the bolt and the end is as large as possible.
Dans le cadre de l'invention, on compte essentiellement sur les forces de frottement qui ont lieu entre la surface de deux plaques métalliques placées de part et d'autre de la poutre et cette dernière. Ces forces de frottement ont lieu grâce à la pression exercée par les boulons de serrage. C'est ainsi que la surface de contact entre les plaques et la poutre, prise en sandwich par les dites plaques, joue ici un grand rôle. La résistance à l'arrachage du petit morceau de bois qui se trouve entre le boulon et l'extrémité de la poutre s'en trouve aussi très renforcée.In the context of the invention, it is mainly the friction forces that occur between the surface of two metal plates placed on either side of the beam and the latter. These friction forces occur due to the pressure exerted by the clamping bolts. Thus, the contact surface between the plates and the beam, sandwiched by said plates, plays a large role here. The tear resistance of the small piece of wood between the bolt and the end of the beam is also greatly enhanced.
Un tel assemblage est également utilisé pour relier les solives de plancher aux chaînages, ce qui contribue à augmenter considérablement la rigidité de la construction. ii) Points d'accrochage direct de la poutre sur la colonne, par une ou plusieurs pièces de triangulation verticale. ifi) Points d'accrochage indirects de la poutre sur la colonne, par une ou plusieurs pièces de triangulation horizontale. La liaison ainsi réalisée concerne non seulement les deux poutres perpendiculaires à la poutre concernée, mais aussi la poutre opposée.Such an assembly is also used to connect the floor joists to the chaining, which contributes to considerably increase the rigidity of the construction. ii) Points of direct attachment of the beam on the column, by one or more pieces of vertical triangulation. ifi) Indirect points of attachment of the beam on the column, by one or more pieces of horizontal triangulation. The connection thus made concerns not only the two beams perpendicular to the beam concerned, but also the opposite beam.
En cas de constructions à plusieurs niveaux, les charges verticales transmises au sol par une colonne sont importantes et nécessitent généralement une liaison très rigide entre ladite colonne et la fondation, notamment par l'intermédiaire du chaînage inférieur.In the case of multi-level constructions, the vertical loads transmitted to the ground by a column are important and generally require a very rigid connection between said column and the foundation, especially via the lower chaining.
Dans le cadre de l'invention, la répartition des charges verticales sur la fondation se fait par plusieurs pièces de triangulation verticale. Ces pièces peuvent être doublées, voire triplées encas de besoin.In the context of the invention, the distribution of vertical loads on the foundation is made by several pieces of vertical triangulation. These pieces can be doubled or even tripled incase of need.
Toutes les pièces de triangulation mentionnées ci-dessus se trouvent en position de jouer, en plus, un rôle important dans le contreventement de la structure aussi bien dans le sens horizontal que dans le sens vertical. Ces pièces jouent également le rôle de jambes de force, et ainsi augmentent considérablement la capacité des poutres â supporter tes charges verticales provenant des étages supérieurs.All triangulation parts mentioned above are in position to play, in addition, an important role in the bracing of the structure both in the horizontal direction in the vertical direction. These parts also play the role of struts, and thus greatly increase the capacity of the beams to support your vertical loads from the upper floors.
Ainsi on arrive à une construction ayant un contreventement extrêmement dense réalisé relativement à peu de frais dans Ia mesure où son coût est imputé à sa fonction première qui est de donner le caractère de chaînages aux poutres. Un tel contreventement confère à la construction une importante capacité de résistance aux séismes.Thus one arrives at a construction having an extremely dense bracing made relatively inexpensively insofar as its cost is imputed to its primary function which is to give the character of chaining to the beams. Such bracing gives the building an important earthquake resistance capability.
L'assemblage de toutes ces pièces de triangulation avec les poutres et avec les colonnes se fait par des tiges filetées, placées à une bonne distance des extrémités pour réduire autant que possible le risque d'arrachage en cas sollicitation à la traction. Parmi ces tiges, i! y en a qui sont sollicitées en traction et d'autres qui sont sollicitées en cisaillement.The assembly of all these triangulation parts with the beams and with the columns is done by threaded rods, placed at a good distance from the ends to reduce as much as possible the risk of tearing in case of stress. Among these stems, i! some are stressed in tension and others are stressed in shear.
Les tiges sollicitées en traction ne nécessitent pas de mesures particulières de renforcement sauf l'utilisation de rondelles de grandes dimensions pour le serrage des êcrous. Quant aux tiges qui sont sollicitées en cisaillement (simple ou double), des mesures de renforcement sont nécessaires pour empêcher que la pièce de triangulation glisse le long de la poutre en traction, il s'agit par exemple de poser une cale dans l'angle formé par la pièce de triangulation et la poutre.The rods stressed in tension do not require special strengthening measures except the use of large washers for tightening the nuts. As for the rods that are stressed in shear (single or double), reinforcement measures are necessary to prevent the triangulation piece from sliding along the beam in tension, it is for example to put a wedge in the angle formed by the triangulation piece and the beam.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le bois utilisé comme colonnes, chaînages, pièces de triangulation et solives de planchers est un bois rond, qui présente beaucoup d'avantages par rapport au bois équarri (bois ayant passé par un processus de sciage) :In one embodiment of the invention, the wood used as columns, chaining, triangulation pieces and floor joists is a round wood, which has a lot of advantages over squared wood (wood that has gone through a sawing process ):
- C'est un bois brut, qui n'a pas consommé d'énergie pour sa transformation.- It is a raw wood, which did not consume energy for its transformation.
- Pratiquement 100% de la matière ligneuse est valorisée. La quasi-absence de transformation permet d'éviter les pertes de matières (dosses, sciure, poussières, etc.).- Almost 100% of the ligneous material is valorized. The virtual absence of transformation makes it possible to avoid losses of materials (slabs, sawdust, dust, etc.).
- Pour une même performance mécanique, on a besoin d'un volume inférieur de bois rond que de bois équarri, dans la mesure où le sectionnement des fibres du bois lors du sciage affecte considérablement sa résistance à la flexion. Voir aussi le rôle de l'aubier dans la stabilité mécanique de l'arbre sur pied. - Le traitement de préservation est beaucoup plus efficace sur du bois rond que sur du bois équarri de même section : voir présence de l'aubier.- For the same mechanical performance, a lower volume of roundwood than squared wood is needed, since the cutting of the wood fibers during sawing considerably affects its resistance to bending. See also the role of the sapwood in the mechanical stability of the standing tree. - Preservative treatment is much more effective on roundwood than squared timber of the same section: see presence of the sapwood.
- L'âge d'exploitation du bois est nettement moins réduit pour le bois rond que pour le bois équarri. Séchage localisé des zones d'assemblage de colonnes et chaînages Pour que la pression exercée entre les deux plaques métalliques soit constante, il faut que l'épaisseur de la poutre serrée entre les dites laques soit constante, elle aussi, durant toute la vie de l'ouvrage. Donc le bois doit avoir atteint un degré d'humidité relative inférieur ou égal à 19% au moment du montage, afin que ses dimensions ne changent plus par la suite.- The age of exploitation of wood is much less reduced for roundwood than for squared timber. Local drying of the assembly areas of columns and chaining In order for the pressure exerted between the two metal plates to be constant, it is necessary that the thickness of the beam clamped between said lacquers is constant, too, throughout the lifetime of the 'work. So the wood must have reached a relative humidity of 19% or less at the time of assembly, so that its dimensions do not change thereafter.
Cette exigence peut être pénalisante dans le cas de poutres de fortes épaisseurs, parce que cela prend beaucoup de temps avec les moyens de séchage classiques.This requirement can be disadvantageous in the case of beams of high thickness, because it takes a lot of time with conventional drying means.
C'est pour cela que dans le cadre de l'invention une technique de séchage localisé a été mise au point, qui consiste à réaliser une plaque chauffante ayant la forme des ferrures reliées par des boulons, exactement comme sera le montage des ferrures d'assemblages. Il y a lieu de noter qu'il s'agit de parfaire le séchage et non pas d'une technique de séchage de bois très numide.That is why in the context of the invention a localized drying technique has been developed, which consists in producing a heating plate having the shape of the fittings connected by bolts, exactly as will be the fitting of the iron fittings. assemblies. It should be noted that it is a matter of perfecting the drying and not of a very numid wood drying technique.
Parmi les avantages de cette technique on peut relever ceux-ci: - Les efforts de séchage sont concentrés sur la zone dont le retrait ultérieur du bois aurait le plus de conséquences négatives sur la stabilité de la construction.Among the advantages of this technique we can note these: - The drying efforts are concentrated on the area whose subsequent removal of the wood would have the greatest negative impact on the stability of the construction.
- La force de serrage exercée par les boulons empêche les fissurations dues à un éventuel séchage rapide, ce qui permet l'utilisation d'une température relativement élevée par rapport aux procédés classiques. - Les boulons de serrage reliés à la plaque chauffante passent dans la masse du bois et contribuent ainsi à la réalisation d'un séchage rapide et homogène.- The clamping force exerted by the bolts prevents cracking due to possible rapid drying, which allows the use of a relatively high temperature compared to conventional methods. - The clamping bolts connected to the heating plate pass into the wood mass and thus contribute to the achievement of a fast and homogeneous drying.
- La forte pression exercée sur l'extrémité de la poutre par les boulons de serrage conduit à une certaine compression des cellules du bois. La réalisation d'une telle opération longtemps à l'avance durant le processus de séchage permet d'arriver à une épaisseur invariable au moment de la mise en œuvre du chaînage.- The strong pressure exerted on the end of the beam by the clamping bolts leads to a certain compression of the cells of the wood. Performing such an operation well in advance during the drying process makes it possible to arrive at an invariable thickness at the time of implementation of the chaining.
On peut se poser la question de ce qu'il advient de la valeur de la force de serrage en cas de ré - humidification de la poutre.One can ask the question of what happens to the value of the clamping force in case of re - humidification of the beam.
Pour les épaisseurs des poutres visées dans la cadre de l'invention - de l'ordre de 8 cm entre les plaques de Ia ferrure d'assemblage, et les forces de serrage de 3 boulons du type M12 (classe 8,8), il s'est avéré que l'exposition à une atmosphère plus humide ne conduit pas à une reprise significative de l'humidité au niveau de la zone sous pression.For the thicknesses of the beams referred to in the context of the invention - of the order of 8 cm between the plates of the assembly fitting, and the clamping forces of 3 bolts of the M12 type (class 8.8), It has been found that exposure to a wetter atmosphere does not lead to significant moisture recovery at the pressurized zone.
Réalisation d'un mur mince en terre comprimée sur un grillage en bambou La structure en bois objet de la présente invention peut supporter la maçonnerie classique comme murs de remplissage. Toutefois, cela nécessite l'utilisation de bois d'assez forte section. Lorsque le bois utilisé est de dimensions courantes, il s'avère nécessaire d'alléger autant que possible Ie poids des parois. Cela peut se faire notamment par l'utilisation, comme murs de remplissage, de panneaux en bois massif ou en contreplaqués, mais ils coûtent relativement cher.Construction of a thin wall of compressed earth on a bamboo screen The wooden structure object of the present invention can support conventional masonry as filling walls. However, this requires the use of fairly large section wood. When the wood used is of common dimensions, it is necessary to lighten as much as possible the weight of the walls. This can be done in particular by the use, as filler walls, of solid wood panels or plywood, but they are relatively expensive.
Une solution convenable techniquement et abordable économiquement, mise au point dans le cadre de la présente invention, consiste à utiliser des murs minces en terre comprimée sur des grillages en bambou. Un ou plusieurs grillages en lamelles de bambou est pris en sandwich entre des lattes en bois, qui sont elles-mêmes solidement fixées sur les éléments de la structure : chaînages, colonnes, pièces de triangulation.A technically feasible and economically affordable solution developed in the context of the present invention is to use thin walls of compressed earth on bamboo screens. One or more bamboo slats are sandwiched between wooden slats, which are themselves firmly attached to the elements of the structure: chaining, columns, triangulation pieces.
Un coffrage fixe est alors installé d'un côté du mur. Une terre bien malaxée est appliquée contre la face interne du coffrage, jusqu'à ce qu'à atteindre une épaisseur légèrement supérieure à celle prévue pour le mur. Un coffrage mobile est alors posé de l'autre côté du mur, puis serré fortement contre Ia terre pour la comprimer, grâce à de multiples boulons qui traversent les deux coffrages et le mur en construction. On peut ainsi réaliser des murs de 10 mètres carrés d'une épaisseur de l'ordre de 7 cm.Fixed formwork is then installed on one side of the wall. A well-kneaded soil is applied against the inner face of the formwork until it reaches a thickness slightly greater than that predicted for the wall. A mobile formwork is then placed on the other side of the wall, then pressed firmly against the earth to compress it, thanks to multiple bolts that cross the two forms and the wall under construction. It can thus achieve walls of 10 square meters with a thickness of about 7 cm.
A la place de la terre crue, un béton de ciment peut également être utilisé, mais dans ce cas il n'y a pas de compression à faire. La technique de construction de murs en terre comprimée ou damée est bien connue ; il s'agit principalement du pisé (rammed earih). Toutefois, ici la compression a lieu dans le sens vertical entre deux coffrages fixes, et ne permet pas la réalisation de murs de faible épaisseur, qui est l'objectif poursuivi dans Ie cadre de l'invention. On ne peut pas non plus armer ce béton de terre avec un quelconque grillage comme c'est le cas dans te cadre de l'invention. En effet, les opérations de damage seraient fortement handicapées par la présence de ladite armature.In place of the raw earth, a cement concrete can also be used, but in this case there is no compression to do. The technique of building compressed or tamped earth walls is well known; it is mainly rammed earih. However, here compression takes place in the vertical direction between two fixed forms, and does not allow the realization of thin walls, which is the objective pursued within the scope of the invention. It is also impossible to arm this earthen concrete with any grid as is the case within the scope of the invention. Indeed, the grooming operations would be strongly handicapped by the presence of said frame.
Les constructions en terre sur un grillage en bois, en bambou ou en roseaux sont également connues sous le nom de torchis. Mais dans le cas du torchis aucune compression n'est envisagée, et il en résulte des murs épais et de faible densité. D'autres types de constructions sont proches de l'invention :Earthen constructions on a wooden fence, bamboo or reed are also known as cob. But in the case of mud no compression is envisaged, resulting in thick, low-density walls. Other types of constructions are close to the invention:
Le colombageThe half-timbering
Cette technique se caractérise par des éléments de structure en bois assemblés généralement par tenons et mortaises. Les espace libres entre les éléments de bois sont remplis par différents types de matériaux tels que : torchis, briques; moellons, bois...This technique is characterized by wooden structure elements usually assembled by tenons and mortises. The free spaces between the wooden elements are filled by different types of materials such as: cob, bricks; rubble, wood ...
Les poteaux - poutresPoles - beams
Le système consiste à créer une sorte de grande structure ouverte formée, comme le nom l'indique, de poteaux et de poutres supportant les planchers, les cloisons et la toiture. II y a lieu de noter que l'on parie de poteaux — poutres et non de colonnes - chaînages ! En effet, comme dit plus haut, le chaînage implique une capacité de résistance aux efforts de traction.The system consists of creating a kind of large open structure formed, as the name suggests, of poles and beams supporting the floors, partitions and roof. It should be noted that we bet posts - beams and not columns - chaining! Indeed, as said above, chaining involves a tensile force resistance capacity.
Amélioration de l'adhérence du ciment sur une paroi en terre crueImproved adhesion of cement on a mud wall
Le mur mince en terre comprimée sur un grillage en bambou doit être protégé contre les intempéries. La protection la plus courante des parois consiste à les enduire d'une couche de ciment.The thin earthen wall compressed on a bamboo fence must be protected from the weather. The most common protection of the walls is to coat them with a layer of cement.
Toutefois, lorsque l'on applique un enduit de ciment sur un mur en terre crue exposé aux intempéries, il se décolle à plus ou moins brève échéance, parce que le ciment n'adhère pas très bien à la terre. Afin de permettre une meilleure adhérence de l'enduit, on fait habituellement un piquetage de la surface ou on y incruste des éclats de pierre.However, when applying a coating of cement on a mud wall exposed to bad weather, it comes off more or less quickly, because the cement does not adhere very well to the ground. In order to allow a better adhesion of the plaster, it is usually a staking of the surface or is embedded in stone chips.
La solution trouvée dans le cadre de l'invention est d'intercaler entre les deux, une couche d'enduit en terre stabilisée au ciment, qui présente une adhérence significative aussi bien sur la terre que sur le ciment. Allongement axial de 2 bois massifsThe solution found in the context of the invention is to intercalate between the two, a layer of cement stabilized clay coating, which has a significant adhesion to both the earth and cement. Axial elongation of 2 massive woods
La structure en bois massif objet de l'invention nécessite des bois d'une grande rectitude. Pour (es chaînages, il n'y a généralement pas de problèmes à les trouver puisqu'il s'agît de longueurs de l'ordre de 3 - 4 m.The solid wood structure object of the invention requires woods of great straightness. For chaining, there are usually no problems in finding them since they are lengths of the order of 3 - 4 m.
Quant aux colonnes, il faut des longueurs de l'ordre de 10 m pour une construction à deux niveaux. On peut alors avoir besoin d'assembler deux poteaux dans le sens axial afin d'arriver à la longueur souhaitée.As for the columns, lengths of the order of 10 m are required for a two-level construction. It may then be necessary to assemble two posts in the axial direction to arrive at the desired length.
Dans le cadre de l'invention, une technique d'assemblage de deux bois massifs bout à bout a été mise au point. Il s'agit de percer axialement les deux extrémités à assembler avec une mèche cylindrique creuse (scie cloche) de dimensions appropriées, et puis à introduire un tuyau métallique qui sert de liaison entre les deux pièces de bois ; les diamètres de la scie cloche et du tuyau étant choisis de telle manière que l'introduction soit forcée à l'intérieur du tuyau mais libre à l'extérieur. De la sorte, le bois participant à l'assemblage sera sollicité seulement à la compression.In the context of the invention, a technique for assembling two solid wood end-to-end has been developed. It involves axially drilling the two ends to be assembled with a hollow cylindrical drill (bell saw) of appropriate dimensions, and then to introduce a metal pipe which serves as a connection between the two pieces of wood; the diameters of the hole saw and the pipe being chosen so that the introduction is forced inside the pipe but free outside. In this way, the wood involved in the assembly will be solicited only compression.
La figure 1 représente une perspective de deux pièces de bois massifs à assembler (1) et (2), ainsi que le tuyau d'assemblage (3) ; le perçage à la scie cloche étant terminé. La figure 2 représente en section les extrémités de pièces de bois déjà assemblées bout à bout. La figure 3 représente une possibilité d'améliorer la solidité de l'assemblage par un système de crampons anti-retour (4) placés à l'intérieur du tuyau d'assemblage. La figure 4 représente le mode d'assemblage chaînage -ferrure le plus proche de l'invention. Il apparaît clairement que l'on compte sur la distance entre les boulons d'assemblages et l'extrémité de la poutre pour la résistance à l'arrachement en cas d'effort axial.Figure 1 shows a perspective of two pieces of solid wood to assemble (1) and (2), and the connecting pipe (3); the drilling with the hole saw being finished. Figure 2 shows in section the ends of pieces of wood already assembled end to end. Figure 3 shows a possibility of improving the strength of the assembly by a system of non-return studs (4) placed inside the assembly pipe. FIG. 4 represents the assembly mode chaining-lock closest to the invention. It clearly appears that the distance between the bolts of assemblies and the end of the beam for the pull-out resistance in case of axial force is counted.
La figure 5 représente un mode d'assemblage chaînage - ferrure selon l'invention. Ici la distance entre les boulons d'assemblage et l'extrémité du chaînage n'est pas très importante.FIG. 5 represents a method of assembly chaining - fitting according to the invention. Here the distance between the assembly bolts and the end of the chaining is not very important.
La figure 6 représente l'extrémité d'un chaînage avec deux fers L, qui met en évidence que ce sont les forces de frottement des deux ferrures sur l'extrémité de la poutre qui sont importantes.Figure 6 shows the end of a chain with two irons L, which highlights that it is the friction forces of the two fittings on the end of the beam that are important.
La figure 7 représente une liaison directe chaînage - colonne à leur point d'intersection. La figure 8 représente le schéma de principe de la liaison directe chaînage - colonne par pièces de triangulation verticale. On distingue la colonne (5), le chaînage (6), deux pièces de triangulation verticale (7), les boulons d'assemblage desdites pièces de triangulation à la poutre et à la colonne (8), et une cale anti-glissement (9). La figure 9 représente le schéma de principe de la liaison indirecte chaînage - colonne, par deux pièces de triangulation horizontale (10) reliant le chaînage (6) aux deux chaînages adjacents à la colonne (11). Ces deux derniers schémas mettent en évidence la contribution de la poutre opposée (12), dans la reprise des sollicitations en traction exercées sur la poutre (6). La figure 10 met en évidence les conséquences positives des liaisons directes chaînages - colonnes par des pièces de triangulation verticale sur le contreventement vertical de la construction, sur la résistance des chaînages aux charges verticales, et sur la distribution de celles-ci sur la fondation.Figure 7 shows a direct link chaining - column at their point of intersection. FIG. 8 represents the schematic diagram of the direct link chaining - column by pieces of vertical triangulation. Column (5), chaining (6), two pieces of vertical triangulation (7), assembly bolts of said triangulation pieces to the beam and to the column (8), and an anti-slip wedge ( 9). FIG. 9 represents the schematic diagram of the indirect chaining-column link, by two pieces of horizontal triangulation (10) connecting the chaining (6) to the two links adjacent to the column (11). These last two diagrams highlight the contribution of the opposite beam (12), in the recovery of the tensile stresses exerted on the beam (6). Figure 10 shows the positive consequences of the direct links chaining - columns by vertical triangulation parts on the vertical bracing of the construction, the resistance of the chaining to the vertical loads, and the distribution of these on the foundation.
La figure 11 met en évidence les conséquences positives des liaisons indirectes chaînages - colonnes sur le contreventement horizontal de la construction.Figure 11 shows the positive consequences of indirect chaining - column links on the horizontal bracing of the construction.
L'applicabilité industrielle de l'invention revendiquée est amplifiée par deux précédentes inventions du même auteur, qui permettent l'imprégnation du bois rond dans toute sa masse (cœur et aubier) : voir dossier PCT/IB 01/01171 et PCT/CA2005/001356.The industrial applicability of the claimed invention is amplified by two previous inventions of the same author, which allow the impregnation of round wood throughout its mass (heart and sapwood): see file PCT / IB 01/01171 and PCT / CA2005 / 001,356.
Le premier procédé déploie pleinement ses performances sur le bois d'eucalyptus qui très largement utilisé dans les pays tropicaux, et le second est mieux indiqué pour les essences résineuses, plus utilisées dans les pays tempérés.The first method fully deploys its performance on eucalyptus wood which is widely used in tropical countries, and the second is better indicated for coniferous species, more used in temperate countries.
Avec le traitement par vide et pression en autoclave, qui est la technique classique la plus utilisée, on arrive à imprégner seulement la couche extérieure de 1 — 3 cm constituée par l'aubier. Ainsi le bois de cœur, qui représente plus ou moins 70% du volume des bois ronds n'est pas protégé. L'utilisation d'un bois ainsi traité dans les constructions objet de la présente invention en limiterait fortement les applications. With autoclave vacuum and pressure treatment, which is the most commonly used conventional technique, only the 1 to 3 cm outer layer of sapwood is impregnated. Thus the heartwood, which represents more or less 70% of the volume of roundwood is not protected. The use of a wood thus treated in the constructions object of the present invention would greatly limit the applications.

Claims

IMMEUBLE A COLONNES ET CHAINAGES EN BOIS RONDS BUILDING WITH COLUMNS AND ROUND WOOD CHAININGS
Revendications 1. Un système de construction d'immeubles à structure portante du type colonnes ~ chaînages, caractérisée par le fait que la structure est en bois, et l'ensemble poutre - colonne est prévu pour résister aux efforts de traction grâce aux liaisons suivantes agissant ensemble ou séparément : a) une liaison directe poutre - colonne à leur point d'intersection ; b) plusieurs liaisons directes poutre - colonne par des pièces de triangulation verticale ; c) plusieurs liaisons indirectes par des pièces de triangulation horizontale reliant la poutre concernée aux deux autres poutres directement voisines.1. A system for constructing buildings with a load-bearing structure of the column-chained type, characterized in that the structure is made of wood, and the beam-column assembly is designed to withstand the tensile stresses thanks to the following connections acting together or separately: (a) a direct beam - column connection at their point of intersection; (b) several direct column - beam connections by vertical triangulation parts; c) several indirect links by pieces of horizontal triangulation connecting the beam concerned to two other beams directly adjacent.
2. Une technique de réalisation d'une liaison poutre - colonne dans une construction en bois, caractérisée par une résistance aux efforts de traction grâce aux forces de frottement qui ont lieu entre la poutre et deux plaques métalliques placées de part et d'autre de ladite poutre, plaques reliées entre elles par plusieurs boulons.2. A technique for producing a beam-column connection in a wooden construction, characterized by a resistance to tensile stresses due to the friction forces that occur between the beam and two metal plates placed on either side of the beam. said beam, plates interconnected by several bolts.
3. Un système de construction suivant la revendication 1 , dans lequel on réalise une distribution de charges verticales sur une fondation continue en multipliant autant que3. A building system according to claim 1, wherein a vertical load distribution is performed on a continuous foundation by multiplying as much as
, de besoin, les pièces de triangulation verticale assurant la liaison directe entre les colonnes et les différents tronçons du chaînage inférieur., if necessary, the vertical triangulation parts ensuring the direct connection between the columns and the different sections of the lower chaining.
, ,
4. Une technique de construction suivant la revendication 2, utilisée dans la fixation de solives pour planchers en bois.4. A construction technique according to claim 2, used in the fixing of wooden floor joists.
5. Une technique de construction de murs en terre comprimée, caractérisée par le fait que la compression de la dite terre a lieu horizontalement à l'aide de coffrages placés de part et d'autre du mur et reliés entre eux par des boulons.5. A technique of construction of compressed earth walls, characterized in that the compression of said earth takes place horizontally using formwork placed on either side of the wall and interconnected by bolts.
6. Une technique de construction de murs en terre crue selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la compression a Heu sur un ou plusieurs grillages en lamelles de bambou. 6. A technique of building earthen walls according to claim 5, characterized in that the compression is er u on one or more screens in bamboo slats.
7. Une technique d'amélioration de l'adhérence du ciment sur une paroi en terre crue, qui consiste à intercaler entre les deux, une ou plusieurs couches d'enduit en terre stabilisée.7. A technique for improving the adhesion of cement on a wall of raw earth, which consists of inserting between the two, one or more layers of stabilized earth plaster.
8. Une technique d'assemblage de deux bois massifs bout à bout, qui consiste à percer axialement les deux extrémités à assembler avec une mèche cylindrique creuse {scie cloche) de dimensions appropriées, et puis à introduire un tuyau métallique qui sert de liaison entre les deux pièces de bois ; les diamètres de la scie cloche et du tuyau étant choisis de telle manière que l'introduction soit forcée à l'intérieur du tuyau mais libre à l'extérieur. 8. A technique of joining two solid woods end to end, which consists in axially piercing the two ends to be assembled with a hollow cylindrical drill (bell saw) of appropriate dimensions, and then introducing a metal pipe which serves as a connection between the two pieces of wood; the diameters of the hole saw and the pipe being chosen so that the introduction is forced inside the pipe but free outside.
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