CA2499847A1 - Armature pour materiaux composites et polymeres - Google Patents
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Abstract
La présente invention consiste en un assemblage structurant pour des matériaux composites et polymères de construction, consistant en une matrice de ces matériaux dans laquelle est insérée une tige, câble ou cordon de renforcement en un endroit subissant des efforts en tension, pour augmenter la capacité totale de résistance mécanique et plus particulièrement en flexion de l'assemblage. L'invention consiste donc en une charpente solidifiée à l'aide d'une tige insérée dans des matériaux afin que la tige prenne charge de la tension en augmentant la résistance en flexion. Les tiges sont insérées dans la partie subissant le maximum de tension ou à tout autre endroit afin de lui offrir une durabilité et une résistance accrue. Diverses configurations d'assemblages peuvent être utilisés, comme par exemple, un T, un I, un M, un H ou autre forme de section.
Description
MÉMOIRE DESCRIPTIF
TITRE: ARMATURE POUR MATÉRIAUX COMPOSITES ET POLYM~RES
DOMAINE DE L'INVENT1~ON
Cette invention appartient aux domaines des matériaux de construction, des matériaux industriels et des renforts de charpentes afin d'éviter la cambrure de ces matériaux souvent confrontés à une tension qui peut causer des ruptures. Elle; peut servir autant aux charpentiers qu'aux entrepreneurs occasionnel:>. Naturellement, le domaine est des plus large compte tenu du fait que l' industrie n' a de cesse d' intégrer dans la 1o fabrication l'utilisation lie produits composites et de recyclage. Le renforcement de structure est utile à maints domaines dont celui de la fabrication de patios et de terrasses.
ART ANTÉRIEUR
Des recherches de l'art antérieur orrt révélé les brevets suivants CA 1,234,703; Studinka, 1988, présente un mélange de fibres d'armature pour matériaux de comstruc;tion qui durcissent à l'eau.
CA 2,147,038; Fantino, 1999, présente un procédé et une machine pour la réalisation d'une armature en forme de bloc et comprenant un tissage de fils de renfort, pour une pièce de matière composite.
CA 1,149,240; Kober, 1983, présente une méthode de fabrication de fibre végétales et d'armature pour matériaux de construction d'origine minérale, utilisant de la chaux et des silicates.
CA 2,142,155; Baravian, 1995, présente un procédé de fabrication d'une armature bicouche textile destinée à des chapes bitumineuses.
CA 2,089,208; Cahuzac, :?002, présente un procédé pour la réalisation d'un matelas de fibres pour pièces de matière composite.
C.\Documents and Settings\Pc\Dureau\DR08753\200.1-30-I 1 nouveau brevetlTeKte tibe de renforcement\2005-03-05 duc OBJECTIFS
Cette invention est un m.~atériau de construction permettant d'éviter la cambrure des structures souvent confrontées à une tension causant des ruptures. L'invention consiste donc en une forme solidifiée à l'aide d'une tige insérée dans des matériaux composites ou de polymères afin de prendre sur elle la tension et ainsi augmenter sa résistance en flexion ou en tension. Les tiges sont insérées dans la partie subissant le maximum de tension ou à tout autre endroit afin de lui offrir une durabilité et une résistance accrue.
to IDENTIFICATION DES DESSINS
Relativement aux dessins qui illustrent une réalisation de l'invention La FIG.lest une perspective d'un profilé évidé en bloc,en coupe partielle.
La FIG.2 est une vue du bout du profilé de la FIG.1 La FIG.3 est une vue d'une poutre en T renforcée, avec coupe partielle La FIG.4 est une vue du bout de la poutre de la FIG.3 La FIG.S est une vue d'une poutre en forme de U renversé.
La FIG.6 est une vue d'un profilé à pattes multiples.
Les FIGS.7A,7B sont des vues en coupe d'une réalisation.
DESCRIPTION DÉTAILLF?E DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
2o Dans la description qui sait et dans les dessins qui l'accompagnent, les chiffres semblables renvoient à des parties identiques dans les figures.
Dans la FIG.1 on voit un assemblage structural 20 en forme de profilé
évidé 24, une partie plate disposée horizontalement. On voit une aire section 42 et une étendue longitudinale 44. On voit une matrice structurale 40 au bas de laquelle il y a une partie basse 46. Dans la partie basse il y a deux tiges de renfort 48. Dans une partie découpée pour des fins de visualisation, on voit une surface externe de tige 50 qui agit C.\Documents and Settings\Pc\Bureau\UR03753\2004-30-I I nouveau brevet\Texte tige de renforcement\2005-03-OS doc comme adhésif 52 quand elle se joint à la partie basse 46.
Dans la FIG.2 on voit dans l'aire de section 42 du profilé 24 des vides 45 et des fermes 47. On voit dans les côtés des joints femelles 38 et dans la partie basse des tiges de renfort 48.
Dans la FIG.3 on voit une forme en T 27 qui comprend deux tiges localisées dans des endroits choisis, d ont une tige de renfort 4 8 dans la partie basse et une tige centrale 49 vers le centre de la section. L'une ou l'autre tige est préférablement insérée au moment de l'extrusion d'un profilé dans une matrice d'extrusion. On remarque autour de la tige de to renfort 48 un pourtour 5?. coïncidant avec le matériau de la section de forme en T 27. La tige centrale 49 est localisée pratiquement au centre de la section. On remarque .dans une partie découpée, aussi au centre, une emprise en pas de vis 57 et une emprise abrasive 59. Puis en bas dans une autre partie découpée pour les fins de visualisation on remarque une surface externe de tige 50 tout de suite complétée par une emprise cannelée 55 comme moyen de fixation mécanique de la tige dans le composite. On voit aussi l'étendue longitudinale 44.
Dans la FIG.4 on voit une aire de section de profilé en T 27 munie d'une partie supérieure 31, d'une partie centrale 32, d'une partie inférieure 33, d'un excédant central 35, d'une courbure supérieure 36, d'une courbure inférieure 37, d'un joint femelle 38 et d'une tige insérée 48.
Dans la FIG.S on voit une aire de section de profilé en U renversé 26.
Dans la FIG.6 on voit une aire de section de profilé en M 25.
Dans les FIGS.7A,7B on voit deux réalisations de pièces structurales allongées 60, 61 de composite bois-plastique comprenant chacune un corps allongé 62, 63 selon un axe d'inertie 64, 65 et une protubérance du bas 66, 67 destinée à subir des efforts en tension, la protubérance C:\Documenis and SettingslPe\Uureau\DR08753\'_004-30-I I nouveau brevet\Terte tige de rent-orcement\?005-03-OS doc comprenant une tige de renfort 48, 49 destinée à subir préférentiellement les efforts. Les pièces apparaissent en coupe pour les fins d'illustration et elles sont hachurées. Elles apparaissent possédant des tiges de renfort dans des endroits particulièrement sujets à des efforts en tension et en compression. Quand la pièce est disposée verticalement, comme la pièce de la FIG.7B, elle est sujette à des efforts en flambage, efforts qui peuvent être compensés de; la même façon par des tiges de renfort.
Mode d'emploi dans un procédé de fabrication I1 faut d'abord extruder une pièce principale et en y insérant la tige par la lo matrice d'extrusion aux endroits mêmes où sera la pression maximale ou à
tout autre endroit; la position de la tige étant déterminée suivant l'application. L'avance du profilé dans la matrice d'extrusion alimente la tige en se refroidissant. La pression interne dû au refroidissement facilite le lien mécanique entre la tige e>; le composite. Les pièces principales pourraient être conçues de multiple façons : en forme de I, en forme de H, de forme rectangulaire, à l'horizontale ou à la verticale ou selon diverses formes structurales. Dans une application en flexion, lorsqu'une pression sera exercée sur les formf;s en partant du haut, la tension résultante sous le bas de la forme sera supportée par la nouvelle résistance apportée par la tige au bas de la forme. Des tiges pourraient être aussi insérées à
l'intérieur des .parties supérieures et des parties centrales des formes mentionnées pour augmenter la résistance à la compression de ces formes.
La tige peut être striée, usinée, filetée ou subir tout autre t raitement de surface susceptible de favoriser une adhésion mécanique ou chimique entre la tige et le composite afin d'empêcher celle-ci de glisser avec la force de la pression.
AVANTAGES
C.\Documenta and Settings\Pe\Bureau\DR08753\.004-30-I I nouveau brevet\'ferte lige de renforcement\.005-O7-Os.dOC
Une multitude d'applica.tions particulièrement à l'extérieur dans les endroits exposés à la pluie et aux intempéries. Le composite ou le polymère est résistant à l'absorption d'eau, aux moisissures ou autres détériorations et peut même être couvert d'une couche protectrice coextrudée. Les portées des galeries et patios utilisant cette structure peuvent être plus longues grâce à l'insertion des tiges. De nouvelles propriétés de portance permettent donc un plus grand espacement entre les supports composant une structure. Il est recommandé de bien calculer les efforts pour chaque application, pour augmenter la résistance to mécanique du produit, particulièrement en flexion.
Les tiges amènent un aspect sécuritaire en cas de rupture de la matrice du profilé, permettant de retenir un assemblage éventuellement brisé.
RÉSUMÉ
La pièce structurale peut prendre la forme d'une poutre en I, d'une poutre en H, d'une poutre en T" d'une poutre en M, d'une poutre rectangulaire pleine, évidée ou toute autre forme sujette à des charges en flexion, en compression ou en flambage distribuées ou non sur la surface supérieure de la poutre. Comme résultat de ces charges il y a des efforts importants, en compression au dessus de l'axe neutre d'une poutre et des efforts en 2o traction au dessous l'axe neutrede la poutre. C'est de un objectif de la prsente invention de fournir une augmentation de rsistance la la tension dans la rgion de la sectionde la poutre soumiseaux plus grands efforts en traction.
L'invention est particulièrement utile pour le bois composite, soit une composition de matière habituellement peu performante en flexion. Parmi de tels matériaux on peut inclure divers mélanges de bois composite, un \\Serveur\D\Clients\ERL-I\DROY753t2004-30-II nouveau brevet\Texte tige de renforcement\2005-03-OS.doc composite à base de cellulose, du bois polymère, des fibres polymères, ou même un matériau 100% ~~olymère.
La matrice structurale comprend une aire de section et une étendue longitudinale; l'aire de section comprend une partie basse sujette à des efforts en tension, l'aire de section et l'étendue définissent un volume d'un premier matériau possédant un premier coefficient d'expansion, Le produit composite ou de polymère peut être manufacturé de multiples façons:
- en extrusion en un profülé de section constante et produit par le passage à travers une matrice externe, - par moulage provenant par exemple d'un moule en deux pièces allongées, - une fabrication, si deux pièces doivent être assemblées et conservent une partie longitudinale commune, - un laminage, si une pièce est composée de plusieurs couches, aussi allongées;
La tige est considérée comme une pièce structurale mince et allongée, possédant une certaine rigidité et une résistance à la traction supérieure à
celle du bois-plastique ci-dessus, - le matériau de la tige doit être compatible avec celui du bois plastique de la matrice, particulièrement compatible en expansion thermique, - les matériaux de la tige incluent la fibre de verre, l'acier texturé, l'acier fileté,la fibre de carbone, la fibre de Kevlar ou d'un matériau de fibres disposées longitudinalement, ou tout autre fibre dûment applicable;
\\ Serveur\D \C lients\ERL-I\DROS753\200~1-30-I I nouveau brevet\Texte tige de renforcement\2 005-03-OS.doc - la tige peut provenir d'un câble enduit d'une résine qui durcit par divers moyens incluant UV et qui lie le câble à la matrice, - la tige peut être produite par un des procédés suivants o en extrusion 0 « Pultrusion » soit une extrusion, en tension, o en laminage, par exemple si de fibre de verre, o en cordon, comme pour un câble enduit d'une résine;
o en câble tressé en acier;
- la tige peut être de surface lisse mais compatible avec le matériau t0 de la matrice, pour assurer un lien par la pression; une tige lisse peut être modifiée, soit filetée en ruban, être usinée en pas de vis ou être usinée pour donner des emprises successives.
La tige de renfort comprend une longueur correspondant à ladite étendue longitudinale, une surface extérieure comprenant des moyens de contact avec le premier matériau de la matrice et une composition interne définissant un deuxièrr~e matériau ayant un deuxième coefficient d'expansion identique ou au moins compatible au premier coefficient d' expansion, - le deuxième matériau ayant une résistance à la traction au moins plus grande que la résistance du premier matériau renforçant ainsi la pièce structurale.
L'aire de la section de la matrice structurale peut être en forme de U
renversé, en forme de I, f;n forme de M, en forme de H ou autre forme qui permet le renforcement par tige d'une partie basse. Le maximum de renforcement est possible; dans la partie la plus basse de la partie basse.
Même si avec moins d'efficacité on peut tout de même renforcer le centre de la partie basse. Il est aussi possible d'installer une tige dans une partie \\ Serveur\D \C lients\ERL-I\DR087i3\200~l-30-I I nouveau brevet\Texte tige de renforcement\2 005-03-OS.doc ô
supérieure de la partie basse bien que la tige ne soit pas soumise à autant d'efforts en tension. Plus haut qu'une zone neutre la tige sera soumise à
de la compression.
La surface extérieure de la tige comprend des moyens de contacts rugueux pour donner une emprise de la tige à la matrice structurale. Les moyens de contact peuvent être en filets ou tout autre traitement de surface pour la rendre rugueuse, pour donner une emprise de la tige à la matrice structurale. Les moyens de contact peuvent être striés.
Le deuxième matériau, celui de la tige est choisi comme ayant un 1o deuxième coefficient d'e;xpansion compatible avec celui de la matrice structurale, pour rester en place dans la matrice mais la résistance à la traction est plus grande que la résistance du premier matériau, renforçant ainsi la pièce structurale. Dans certaines applications la résistance est d'environ du double de celle de la matrice. Des matériaux peuvent être choisis pour que la résistance à la traction soit du triple ou même plus.
Une pièce structurale comprenant - une matrice structurale comprenant une aire de section et une étendue longitudinale, l'aire de section comprenant une partie basse sujette à des efforts en tension, l'aire de section et l'étendue définissant un volume 2o d'un premier matériau possédant un premier coefficient d'expansion, - une tige comprenant une longueur correspondant à l'étendue longitudinale et une surface extérieure comprenant des moyens de contact avec le premier matériau de la matrice et une composition interne définissant un deuxième matériau ayant un deuxième coefficient d'expansion compatible avec le premier, \\Serveur\D\(,'lients\ERL-I\DR08753\?004-30-II nouveau brevet\Texte tige de renforcementi2005-03-OS,doc - le deuxième matériau ayant une résistance à la traction sensiblement plus grande que la résistance du premier matériau renforçant ainsi la pièce structurale.
Une pièce structurale renforcée destinée à solidifier des matériaux et comprenant;
-un corps structural composé d'un premier matériau, doté d'un premier coefficient d'expansion, -une tige de renfort composée d'un deuxième matériau doté d'un deuxième coefficient d'expansion compatible avec le premier coefficient, le matériau de la tige ayant une résistance à la traction au moins plus grande que celle du 'corps structural, -un moyen d'insertion de la tige de renfort dans le corps structural afin de réaliser le renforcement de la pièce structurale.
La pièce structurale renforcée peut comprendre -un corps principal comprenant une partie supérieure, une partie centrale et une partie inférieure;
-la partie centrale pouvant servir à insérer une autre partie;
-une courbure supérieure et une courbure inférieure;
-une tige de renforcement, insérée dans la partie inférieure servant à
empêcher la cambrure de la structure, la tige au centre sans tension, servant de renfort de sécurité et une tige supérieure servant à la compression.
Plusieurs modèles de pièces structurales allongées 60 de composites bois plastique comprennent un corps allongé 62 selon un axe d'inertie 64 et une protubérance du bas 66 destinée à subir des efforts en tension, la protubérance comprenant une tige de renfort 48 destinée à subir préférentiellement les efi'orts. La tige de renfort peut être ronde ou C.\Documents and Settings\Pc\Bureau\DR08753\.00.1-30-I I nouveau brevet\Textt tige dt renl-orcement\?005-03-OS.doc prendre une forme hexagonale 49; elle peut être de forme étoilée ou toute autre forme facilitant la prise avec le matériau de la matrice.
Il est bien entendu que le mode de réalisation de la présente invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à
titre indicatif et nullement limitatif, et que des modifications et adaptations pourront être apportées sans que l'objet s'écarte pour autant du cadre de la présente invention.
D'autres réalisations sont possibles et limitées seulement par l'étendue des revendications qui suivent:
C.\Documents and Settings\Pc\Bureau\UR08757\?OOJ-l0-I I nouveau brevet\Te~te tige de renforcement\:005-01-05 doc
TITRE: ARMATURE POUR MATÉRIAUX COMPOSITES ET POLYM~RES
DOMAINE DE L'INVENT1~ON
Cette invention appartient aux domaines des matériaux de construction, des matériaux industriels et des renforts de charpentes afin d'éviter la cambrure de ces matériaux souvent confrontés à une tension qui peut causer des ruptures. Elle; peut servir autant aux charpentiers qu'aux entrepreneurs occasionnel:>. Naturellement, le domaine est des plus large compte tenu du fait que l' industrie n' a de cesse d' intégrer dans la 1o fabrication l'utilisation lie produits composites et de recyclage. Le renforcement de structure est utile à maints domaines dont celui de la fabrication de patios et de terrasses.
ART ANTÉRIEUR
Des recherches de l'art antérieur orrt révélé les brevets suivants CA 1,234,703; Studinka, 1988, présente un mélange de fibres d'armature pour matériaux de comstruc;tion qui durcissent à l'eau.
CA 2,147,038; Fantino, 1999, présente un procédé et une machine pour la réalisation d'une armature en forme de bloc et comprenant un tissage de fils de renfort, pour une pièce de matière composite.
CA 1,149,240; Kober, 1983, présente une méthode de fabrication de fibre végétales et d'armature pour matériaux de construction d'origine minérale, utilisant de la chaux et des silicates.
CA 2,142,155; Baravian, 1995, présente un procédé de fabrication d'une armature bicouche textile destinée à des chapes bitumineuses.
CA 2,089,208; Cahuzac, :?002, présente un procédé pour la réalisation d'un matelas de fibres pour pièces de matière composite.
C.\Documents and Settings\Pc\Dureau\DR08753\200.1-30-I 1 nouveau brevetlTeKte tibe de renforcement\2005-03-05 duc OBJECTIFS
Cette invention est un m.~atériau de construction permettant d'éviter la cambrure des structures souvent confrontées à une tension causant des ruptures. L'invention consiste donc en une forme solidifiée à l'aide d'une tige insérée dans des matériaux composites ou de polymères afin de prendre sur elle la tension et ainsi augmenter sa résistance en flexion ou en tension. Les tiges sont insérées dans la partie subissant le maximum de tension ou à tout autre endroit afin de lui offrir une durabilité et une résistance accrue.
to IDENTIFICATION DES DESSINS
Relativement aux dessins qui illustrent une réalisation de l'invention La FIG.lest une perspective d'un profilé évidé en bloc,en coupe partielle.
La FIG.2 est une vue du bout du profilé de la FIG.1 La FIG.3 est une vue d'une poutre en T renforcée, avec coupe partielle La FIG.4 est une vue du bout de la poutre de la FIG.3 La FIG.S est une vue d'une poutre en forme de U renversé.
La FIG.6 est une vue d'un profilé à pattes multiples.
Les FIGS.7A,7B sont des vues en coupe d'une réalisation.
DESCRIPTION DÉTAILLF?E DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
2o Dans la description qui sait et dans les dessins qui l'accompagnent, les chiffres semblables renvoient à des parties identiques dans les figures.
Dans la FIG.1 on voit un assemblage structural 20 en forme de profilé
évidé 24, une partie plate disposée horizontalement. On voit une aire section 42 et une étendue longitudinale 44. On voit une matrice structurale 40 au bas de laquelle il y a une partie basse 46. Dans la partie basse il y a deux tiges de renfort 48. Dans une partie découpée pour des fins de visualisation, on voit une surface externe de tige 50 qui agit C.\Documents and Settings\Pc\Bureau\UR03753\2004-30-I I nouveau brevet\Texte tige de renforcement\2005-03-OS doc comme adhésif 52 quand elle se joint à la partie basse 46.
Dans la FIG.2 on voit dans l'aire de section 42 du profilé 24 des vides 45 et des fermes 47. On voit dans les côtés des joints femelles 38 et dans la partie basse des tiges de renfort 48.
Dans la FIG.3 on voit une forme en T 27 qui comprend deux tiges localisées dans des endroits choisis, d ont une tige de renfort 4 8 dans la partie basse et une tige centrale 49 vers le centre de la section. L'une ou l'autre tige est préférablement insérée au moment de l'extrusion d'un profilé dans une matrice d'extrusion. On remarque autour de la tige de to renfort 48 un pourtour 5?. coïncidant avec le matériau de la section de forme en T 27. La tige centrale 49 est localisée pratiquement au centre de la section. On remarque .dans une partie découpée, aussi au centre, une emprise en pas de vis 57 et une emprise abrasive 59. Puis en bas dans une autre partie découpée pour les fins de visualisation on remarque une surface externe de tige 50 tout de suite complétée par une emprise cannelée 55 comme moyen de fixation mécanique de la tige dans le composite. On voit aussi l'étendue longitudinale 44.
Dans la FIG.4 on voit une aire de section de profilé en T 27 munie d'une partie supérieure 31, d'une partie centrale 32, d'une partie inférieure 33, d'un excédant central 35, d'une courbure supérieure 36, d'une courbure inférieure 37, d'un joint femelle 38 et d'une tige insérée 48.
Dans la FIG.S on voit une aire de section de profilé en U renversé 26.
Dans la FIG.6 on voit une aire de section de profilé en M 25.
Dans les FIGS.7A,7B on voit deux réalisations de pièces structurales allongées 60, 61 de composite bois-plastique comprenant chacune un corps allongé 62, 63 selon un axe d'inertie 64, 65 et une protubérance du bas 66, 67 destinée à subir des efforts en tension, la protubérance C:\Documenis and SettingslPe\Uureau\DR08753\'_004-30-I I nouveau brevet\Terte tige de rent-orcement\?005-03-OS doc comprenant une tige de renfort 48, 49 destinée à subir préférentiellement les efforts. Les pièces apparaissent en coupe pour les fins d'illustration et elles sont hachurées. Elles apparaissent possédant des tiges de renfort dans des endroits particulièrement sujets à des efforts en tension et en compression. Quand la pièce est disposée verticalement, comme la pièce de la FIG.7B, elle est sujette à des efforts en flambage, efforts qui peuvent être compensés de; la même façon par des tiges de renfort.
Mode d'emploi dans un procédé de fabrication I1 faut d'abord extruder une pièce principale et en y insérant la tige par la lo matrice d'extrusion aux endroits mêmes où sera la pression maximale ou à
tout autre endroit; la position de la tige étant déterminée suivant l'application. L'avance du profilé dans la matrice d'extrusion alimente la tige en se refroidissant. La pression interne dû au refroidissement facilite le lien mécanique entre la tige e>; le composite. Les pièces principales pourraient être conçues de multiple façons : en forme de I, en forme de H, de forme rectangulaire, à l'horizontale ou à la verticale ou selon diverses formes structurales. Dans une application en flexion, lorsqu'une pression sera exercée sur les formf;s en partant du haut, la tension résultante sous le bas de la forme sera supportée par la nouvelle résistance apportée par la tige au bas de la forme. Des tiges pourraient être aussi insérées à
l'intérieur des .parties supérieures et des parties centrales des formes mentionnées pour augmenter la résistance à la compression de ces formes.
La tige peut être striée, usinée, filetée ou subir tout autre t raitement de surface susceptible de favoriser une adhésion mécanique ou chimique entre la tige et le composite afin d'empêcher celle-ci de glisser avec la force de la pression.
AVANTAGES
C.\Documenta and Settings\Pe\Bureau\DR08753\.004-30-I I nouveau brevet\'ferte lige de renforcement\.005-O7-Os.dOC
Une multitude d'applica.tions particulièrement à l'extérieur dans les endroits exposés à la pluie et aux intempéries. Le composite ou le polymère est résistant à l'absorption d'eau, aux moisissures ou autres détériorations et peut même être couvert d'une couche protectrice coextrudée. Les portées des galeries et patios utilisant cette structure peuvent être plus longues grâce à l'insertion des tiges. De nouvelles propriétés de portance permettent donc un plus grand espacement entre les supports composant une structure. Il est recommandé de bien calculer les efforts pour chaque application, pour augmenter la résistance to mécanique du produit, particulièrement en flexion.
Les tiges amènent un aspect sécuritaire en cas de rupture de la matrice du profilé, permettant de retenir un assemblage éventuellement brisé.
RÉSUMÉ
La pièce structurale peut prendre la forme d'une poutre en I, d'une poutre en H, d'une poutre en T" d'une poutre en M, d'une poutre rectangulaire pleine, évidée ou toute autre forme sujette à des charges en flexion, en compression ou en flambage distribuées ou non sur la surface supérieure de la poutre. Comme résultat de ces charges il y a des efforts importants, en compression au dessus de l'axe neutre d'une poutre et des efforts en 2o traction au dessous l'axe neutrede la poutre. C'est de un objectif de la prsente invention de fournir une augmentation de rsistance la la tension dans la rgion de la sectionde la poutre soumiseaux plus grands efforts en traction.
L'invention est particulièrement utile pour le bois composite, soit une composition de matière habituellement peu performante en flexion. Parmi de tels matériaux on peut inclure divers mélanges de bois composite, un \\Serveur\D\Clients\ERL-I\DROY753t2004-30-II nouveau brevet\Texte tige de renforcement\2005-03-OS.doc composite à base de cellulose, du bois polymère, des fibres polymères, ou même un matériau 100% ~~olymère.
La matrice structurale comprend une aire de section et une étendue longitudinale; l'aire de section comprend une partie basse sujette à des efforts en tension, l'aire de section et l'étendue définissent un volume d'un premier matériau possédant un premier coefficient d'expansion, Le produit composite ou de polymère peut être manufacturé de multiples façons:
- en extrusion en un profülé de section constante et produit par le passage à travers une matrice externe, - par moulage provenant par exemple d'un moule en deux pièces allongées, - une fabrication, si deux pièces doivent être assemblées et conservent une partie longitudinale commune, - un laminage, si une pièce est composée de plusieurs couches, aussi allongées;
La tige est considérée comme une pièce structurale mince et allongée, possédant une certaine rigidité et une résistance à la traction supérieure à
celle du bois-plastique ci-dessus, - le matériau de la tige doit être compatible avec celui du bois plastique de la matrice, particulièrement compatible en expansion thermique, - les matériaux de la tige incluent la fibre de verre, l'acier texturé, l'acier fileté,la fibre de carbone, la fibre de Kevlar ou d'un matériau de fibres disposées longitudinalement, ou tout autre fibre dûment applicable;
\\ Serveur\D \C lients\ERL-I\DROS753\200~1-30-I I nouveau brevet\Texte tige de renforcement\2 005-03-OS.doc - la tige peut provenir d'un câble enduit d'une résine qui durcit par divers moyens incluant UV et qui lie le câble à la matrice, - la tige peut être produite par un des procédés suivants o en extrusion 0 « Pultrusion » soit une extrusion, en tension, o en laminage, par exemple si de fibre de verre, o en cordon, comme pour un câble enduit d'une résine;
o en câble tressé en acier;
- la tige peut être de surface lisse mais compatible avec le matériau t0 de la matrice, pour assurer un lien par la pression; une tige lisse peut être modifiée, soit filetée en ruban, être usinée en pas de vis ou être usinée pour donner des emprises successives.
La tige de renfort comprend une longueur correspondant à ladite étendue longitudinale, une surface extérieure comprenant des moyens de contact avec le premier matériau de la matrice et une composition interne définissant un deuxièrr~e matériau ayant un deuxième coefficient d'expansion identique ou au moins compatible au premier coefficient d' expansion, - le deuxième matériau ayant une résistance à la traction au moins plus grande que la résistance du premier matériau renforçant ainsi la pièce structurale.
L'aire de la section de la matrice structurale peut être en forme de U
renversé, en forme de I, f;n forme de M, en forme de H ou autre forme qui permet le renforcement par tige d'une partie basse. Le maximum de renforcement est possible; dans la partie la plus basse de la partie basse.
Même si avec moins d'efficacité on peut tout de même renforcer le centre de la partie basse. Il est aussi possible d'installer une tige dans une partie \\ Serveur\D \C lients\ERL-I\DR087i3\200~l-30-I I nouveau brevet\Texte tige de renforcement\2 005-03-OS.doc ô
supérieure de la partie basse bien que la tige ne soit pas soumise à autant d'efforts en tension. Plus haut qu'une zone neutre la tige sera soumise à
de la compression.
La surface extérieure de la tige comprend des moyens de contacts rugueux pour donner une emprise de la tige à la matrice structurale. Les moyens de contact peuvent être en filets ou tout autre traitement de surface pour la rendre rugueuse, pour donner une emprise de la tige à la matrice structurale. Les moyens de contact peuvent être striés.
Le deuxième matériau, celui de la tige est choisi comme ayant un 1o deuxième coefficient d'e;xpansion compatible avec celui de la matrice structurale, pour rester en place dans la matrice mais la résistance à la traction est plus grande que la résistance du premier matériau, renforçant ainsi la pièce structurale. Dans certaines applications la résistance est d'environ du double de celle de la matrice. Des matériaux peuvent être choisis pour que la résistance à la traction soit du triple ou même plus.
Une pièce structurale comprenant - une matrice structurale comprenant une aire de section et une étendue longitudinale, l'aire de section comprenant une partie basse sujette à des efforts en tension, l'aire de section et l'étendue définissant un volume 2o d'un premier matériau possédant un premier coefficient d'expansion, - une tige comprenant une longueur correspondant à l'étendue longitudinale et une surface extérieure comprenant des moyens de contact avec le premier matériau de la matrice et une composition interne définissant un deuxième matériau ayant un deuxième coefficient d'expansion compatible avec le premier, \\Serveur\D\(,'lients\ERL-I\DR08753\?004-30-II nouveau brevet\Texte tige de renforcementi2005-03-OS,doc - le deuxième matériau ayant une résistance à la traction sensiblement plus grande que la résistance du premier matériau renforçant ainsi la pièce structurale.
Une pièce structurale renforcée destinée à solidifier des matériaux et comprenant;
-un corps structural composé d'un premier matériau, doté d'un premier coefficient d'expansion, -une tige de renfort composée d'un deuxième matériau doté d'un deuxième coefficient d'expansion compatible avec le premier coefficient, le matériau de la tige ayant une résistance à la traction au moins plus grande que celle du 'corps structural, -un moyen d'insertion de la tige de renfort dans le corps structural afin de réaliser le renforcement de la pièce structurale.
La pièce structurale renforcée peut comprendre -un corps principal comprenant une partie supérieure, une partie centrale et une partie inférieure;
-la partie centrale pouvant servir à insérer une autre partie;
-une courbure supérieure et une courbure inférieure;
-une tige de renforcement, insérée dans la partie inférieure servant à
empêcher la cambrure de la structure, la tige au centre sans tension, servant de renfort de sécurité et une tige supérieure servant à la compression.
Plusieurs modèles de pièces structurales allongées 60 de composites bois plastique comprennent un corps allongé 62 selon un axe d'inertie 64 et une protubérance du bas 66 destinée à subir des efforts en tension, la protubérance comprenant une tige de renfort 48 destinée à subir préférentiellement les efi'orts. La tige de renfort peut être ronde ou C.\Documents and Settings\Pc\Bureau\DR08753\.00.1-30-I I nouveau brevet\Textt tige dt renl-orcement\?005-03-OS.doc prendre une forme hexagonale 49; elle peut être de forme étoilée ou toute autre forme facilitant la prise avec le matériau de la matrice.
Il est bien entendu que le mode de réalisation de la présente invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à
titre indicatif et nullement limitatif, et que des modifications et adaptations pourront être apportées sans que l'objet s'écarte pour autant du cadre de la présente invention.
D'autres réalisations sont possibles et limitées seulement par l'étendue des revendications qui suivent:
C.\Documents and Settings\Pc\Bureau\UR08757\?OOJ-l0-I I nouveau brevet\Te~te tige de renforcement\:005-01-05 doc
Claims (22)
1. Un assemblage structural (20) de composite bois-plastique comprenant :
- une matrice structurale (40) de composite bois-plastique comprenant une aire de section (42) et une étendue longitudinale (44), ladite aire de section comprenant une partie basse (46) sujette à des efforts en tension lorsque ladite partie basse est en flexion, ladite aire de section et ladite étendue définissant un volume d'un premier matériau possédant un premier coefficient d'expansion, - une tige de renfort (48) comprenant une longueur correspondant à ladite étendue longitudinale et une surface extérieure (50) comprenant des moyens de contact avec ledit premier matériau de ladite matrice et une composition interne définissant un deuxième matériau ayant un deuxième coefficient d'expansion sensiblement égal au premier coefficient d'expansion.
- ledit deuxième matériau ayant une résistance à la traction au moins plus grande que la résistance dudit premier matériau renforçant ainsi ledit assemblage structural.
- une matrice structurale (40) de composite bois-plastique comprenant une aire de section (42) et une étendue longitudinale (44), ladite aire de section comprenant une partie basse (46) sujette à des efforts en tension lorsque ladite partie basse est en flexion, ladite aire de section et ladite étendue définissant un volume d'un premier matériau possédant un premier coefficient d'expansion, - une tige de renfort (48) comprenant une longueur correspondant à ladite étendue longitudinale et une surface extérieure (50) comprenant des moyens de contact avec ledit premier matériau de ladite matrice et une composition interne définissant un deuxième matériau ayant un deuxième coefficient d'expansion sensiblement égal au premier coefficient d'expansion.
- ledit deuxième matériau ayant une résistance à la traction au moins plus grande que la résistance dudit premier matériau renforçant ainsi ledit assemblage structural.
2. L'assemblage structural (20) de composite bois-plastique de la revendication 1 dans laquelle ladite partie basse (46) comprend un pourtour (53) comprenant lesdits moyens de contact avec ladite matrice, réalisant ainsi la fortification de ladite pièce structurale.
3. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans laquelle ladite matrice structurale a une aire de section en forme de U renversé (26).
4. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans laquelle ladite matrice structurale a une aire de section en forme de T (27).
5. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans laquelle ladite matrice structurale a une aire de section en forme de M (25).
6. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans laquelle ladite matrice structurale a une aire de section en forme de H.
7. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans laquelle ladite tige de renfort (48) s'insère dans une partie inférieure (33) de ladite partie basse (46), dans une zone de tension maximale.
8. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans laquelle ladite tige de renfort (48) s'insère dans une partie centrale (32) neutre.
9. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans laquelle ladite tige de renfort (48) s'insère dans une partie supérieure (31) en compression.
10. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans laquelle des tiges de renfort s'insèrent dans plus d'une partie de ladite partie basse.
11. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans laquelle ladite tige de renfort comprend une surface extérieure (50) ayant des moyens de contacts permettant l'utilisation d'adhésif de tige (52) pour donner une emprise de ladite tige à ladite matrice structurale.
12. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans lequel ladite surface extérieure de ladite tige de renfort comprend des moyens de contact en pas de vis (57) pour donner une emprise de ladite tige à ladite matrice structurale.
13. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans lequel lesdits moyens de contacts sont cannelés (55) pour donner une emprise de ladite tige à ladite matrice structurale.
14. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans lequel ladite tige provient d'un groupe de matériaux fibreux comprenant la fibre de verre, la fibre de carbone et la fibre de kevlar.
15. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans lequel ladite matrice structurale est produite en pultrusion, en extrusion, en laminage (ex : fibre de verre) et en cordon.
16. L'assemblage structural (20) de la revendication 1 dans lequel ledit deuxième matériau est au. moins 1,5 fois plus résistant en tension que ledit premier matériau.
17. Une pièce structurale comprenant - une matrice structurale (40) pourvue d'une aire de section (42) et d'une étendue longitudinale (44) ladite aire de section comprenant une section du bas (46) sujet à des efforts en tension, ladite aire de section et ladite étendue définissant un volume d'un premier matériau possédant un premier coefficient d'expansion, - une tige de renfort (48) comprenant une longueur correspondant à ladite étendue longitudinale et une surface extérieure (50) comprenant des moyens de contact avec ledit premier matériau de ladite matrice et une composition interne définissant un deuxième matériau ayant un deuxième coefficient d'expansion compatible avec ledit premier coefficient, - ledit deuxième matériau ayant une résistance à la traction sensiblement plus grande que la résistance dudit premier matériau renforçant ainsi ladite pièce structurale.
18. Une pièce structurale renforcée (20) comprenant;
-un corps structural (40) composé d'un premier matériau, doté d'un premier coefficient d'expansion, -une tige de renfort (48) composé d'un deuxième matériau doté d'un deuxième coefficient d'expansion compatible avec ledit premier coefficient et plus résistant en tension que ledit premier matériau, -un moyen d'insertion de ladite tige de renfort dans ledit corps structural afin de réaliser le renforcement de ladite pièce structurale.
-un corps structural (40) composé d'un premier matériau, doté d'un premier coefficient d'expansion, -une tige de renfort (48) composé d'un deuxième matériau doté d'un deuxième coefficient d'expansion compatible avec ledit premier coefficient et plus résistant en tension que ledit premier matériau, -un moyen d'insertion de ladite tige de renfort dans ledit corps structural afin de réaliser le renforcement de ladite pièce structurale.
19. La pièce structurale renforcée de la revendication 18 dans laquelle ledit corps principal comprend une partie basse comprenant au moins une tige de renfort (48) pour empêcher la cambrure de ladite pièce structurale et en assurer une plus grande résistance en tension.
20. La pièce structurale renforcée de la revendication 19 dans laquelle ledit corps principal comprend une partie supérieure, une partie centrale et une partie inférieure et dans lesquelles s'insèrent au moins une tige centrale (49) et une tige de renfort supérieure.
21. Une pièce structurale allongée (60) de composite bois-plastique comprenant un corps allongé (62) selon un axe d'inertie (64) et une protubérance du bas (66) destinée à subir des efforts en tension, ladite protubérance comprenant une tige de renfort (48) destinée à subir préférentiellement lesdits efforts.
LEGENDE
20-Assemblage structurale 60- Assemblage allongé
LEGENDE
20-Assemblage structurale 60- Assemblage allongé
22-Forme en I 62- Corps allongé
24-Forme en bloc 64- Axe d'inertie 25-Profil en M 66- Protubérance du bas 26-Forme en U renversé 68- Protubérance du haut 27-Forme en T
31-Partie supérieure 32-Partie centrale 33-Partie inférieure 35-Excédant central 36-Courbure supérieure 37-Courbure inférieure 38-Joint femelle (mortaise) 40-Matrice structurale 42-Aire de section 44-Etendue longitudinale 45-Vides 46-Appendice 47-Fermes 48-Tige de renfort 49-Tige centrale 50-Surface extérieure de tige 52-Adhésif de tige 53-Surface de contact 55-Emprise cannelée 57-Emprise en pas de vis 59-Emprise abrasive
24-Forme en bloc 64- Axe d'inertie 25-Profil en M 66- Protubérance du bas 26-Forme en U renversé 68- Protubérance du haut 27-Forme en T
31-Partie supérieure 32-Partie centrale 33-Partie inférieure 35-Excédant central 36-Courbure supérieure 37-Courbure inférieure 38-Joint femelle (mortaise) 40-Matrice structurale 42-Aire de section 44-Etendue longitudinale 45-Vides 46-Appendice 47-Fermes 48-Tige de renfort 49-Tige centrale 50-Surface extérieure de tige 52-Adhésif de tige 53-Surface de contact 55-Emprise cannelée 57-Emprise en pas de vis 59-Emprise abrasive
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2006
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| FZDE | Discontinued |