EP0284494A1 - Dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction - Google Patents
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- E04C3/42—Arched girders or portal frames of wood, e.g. units for rafter roofs
Definitions
- the subject of the present invention is a device for assembling pieces of construction wood, in particular frames, and a method for producing it.
- This device makes it possible in particular to bring together and maintain two or more pieces of wood in predetermined relative angular positions and to obtain an integral assembly having great resistance to the forces exerted on these pieces. It allows in particular the realization of triangulated structures such as for example a farm.
- the assembly devices currently available do not prevent splitting of the pieces of wood, in particular at their connection because of the horizontal and vertical shearing forces exerted on these pieces at this level.
- each assembly node is held in place by a bolt, which is made essential by the very design of these assembly elements.
- This design leads to a significant reduction in resistance to the forces exerted on the parts to be assembled.
- the use of a bolt is subject to a removal of matter that we are obliged to compensate for, by oversizing the pieces of wood to be assembled.
- the object of the present invention is to solve the technical problem consisting in providing a device for assembling pieces of timber, of a new design, which is simple, inexpensive and which is easy to implement, and which allows an integral assembly of very high resistance, without requiring an oversizing of the parts to be assembled.
- the solution according to the present invention consists of a device characterized in that it comprises: - A substantially flat plate, placed between two parts to be assembled and comprising a set of rings extending on either side of its plane, distributed so as to avoid the horizontal and vertical shearing of said parts, and coming to be inserted , in the assembly position, in recesses of conjugate shape provided on the facing faces of said parts to be assembled while these faces come to bear on the faces of said plate; - A set of bolts, the number of which is less than the number of rings of the plate, passing through said parts to be assembled and the plate preferably in holes concentric with some of the rings.
- rings means any tubular element with a circular or polygonal cross section, in particular square or rectangular.
- each plate comprises, around each ring several holes intended to receive spikes allowing the fixing of said plate to at least one of the parts to be assembled.
- the present invention also relates to solve the technical problem of providing a method for making an assembly device that achieves this goal.
- This process is characterized in that it consists - To realize in a substantially flat plate a set of circular holes; - Place inside each hole a cylindrical central ring whose outer diameter is equal to the diameter of the hole, and which extends on either side of the plate; - Fret said central ring by placing on either side of the plate, a cylindrical outer ring whose height is substantially equal to the axial dimension of the part of the central ring projecting from the plate, and whose internal diameter is slightly smaller than the outside diameter of the central ring; and - Crimping said external rings and the central ring.
- the extreme edges of the aforementioned central and external rings are bevelled, to allow the aforementioned crimping operation.
- a perfectly homogeneous assembly device which offers great resistance to the forces exerted on the parts to be assembled, these forces being distributed regularly over each of the rings, and cannot therefore be concentrated on a particular ring.
- This device does not require, unlike assembly devices known so far, a number of bolts identical to the number of rings to fully achieve the objective set.
- the method according to the invention applies regardless of the shape (in cross section) of the ring.
- FIG. 1 therefore shows an assembly device in accordance with the present invention intended to connect two pieces 1, 2, of construction wood, which, in the example shown must be maintained by forming a substantially right angle between them . It is clear that this device makes it possible to block two pieces of wood in any relative angular position, such as for example the post and the crossbowman of a glued wooden portal truss. These parts can work either under tension or under compression.
- the assembly device comprises a substantially flat plate 3, intended to be placed between the parts 1 and 2.
- This plate 3 comprises a set of cylindrical rings 4 of circular cross section extending on either side 'other of the plate plane (see Figure 2).
- the number of rings 4 and their distribution on the plate 3 can be easily determined by a person skilled in the art, in order to avoid horizontal and vertical shearing of the parts 1 and 2, at the level of the plate. For example, we will try to make a "labyrinth" to avoid splitting the wood in the direction of the fibers, by arranging the zigzag rings.
- the parts of the rings 4 extending on either side of the plane of the plate are inserted in the assembly position (FIG. 3) in recesses 5 of conjugate shape provided on the faces 6, 7, facing parts 1 and 2 to be assembled, these faces 6, 7, coming to bear on the faces of the plate in the assembly position.
- This assembly device also includes a set of bolts 8, the number of which is generally less than the number of rings 4 present on the plate, as shown in FIG. 1.
- the bolts 8 pass through the parts 1 and 2 to be assembled and the plate 3, preferably in holes 9 concentric to some of these rings present on the plate.
- the plate 3 comprises around each ring 4 several holes 10 intended to receive ringed points 11 ( Figures 2 and 3). These points make it possible to make the plate 3 integral with the pieces of wood and prevent the initiation of spillage of each ring 4 in its housing provided in the pieces of wood to be assembled.
- the plate 3 and the rings 4 will preferably be made of metal, for example stainless steel, but may also be made of a rigid composite material, for example by molding.
- this assembly device has been produced using a stainless steel plate of approximately 1 mm thick, with a resistance of 80 kg / mm2.
- This process consists in making, by drilling, a set of circular holes in the plate 3.
- a central cylindrical ring 12 is placed inside each hole, the diameter of which is equal to the diameter of the hole, and which extends on either side of the plane of the plate 3. Then, from on either side of the plate 3 a cylindrical outer ring 13, the height of which is substantially equal to the axial dimension of the part of the central ring 12 projecting from the plate 3, and whose internal diameter is slightly less than the diameter outside of the central ring, for example 0.3 mm.
- the end edges 15 and 16 of the central ring 12, and the edge 17, the furthest from the plate 3, the outer rings 13 are bevelled, the edges 15 and 16 of the central ring 12 extending beyond the edges 17 of the internal rings 13.
- This configuration allows the crimping of the rings 12 and 13 with material delivery as shown in FIG. 5 which represents the ring 4 after crimping. This ensures perfect attachment of each ring on the plate with self-centering of the inner ring 12 by the outer rings 13, during hooping and crimping.
- the plate being of a reduced thickness, the aesthetics of the assembly is maintained.
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Abstract
Description
- La présente invention a pour objet un dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction, notamment de charpentes, et un procédé pour sa réalisation.
- Ce dispositif permet en particulier de réunir et de maintenir deux ou plusieurs pièces de bois dans des positions angulaires relatives prédéterminées et d'obtenir un assemblage intégral présentant une grande résistance aux forces s'exerçant sur ces pièces. Il permet notamment la réalisation de structures triangulées telles que par exemple une ferme.
- Les dispositifs d'assemblage dont on dispose actuellement ne permettent pas d'éviter le fendage des pièces de bois, notamment au niveau de leur liaison en raison des forces de cisaillement horizontal et vertical s'exerçant sur ces pièces à ce niveau.
- Ces dispositifs connus utilisent généralement des éléments d'assemblage cylindriques à section transversale circulaire ou polygonale, ouverts ou fermés, disposés entre deux pièces à assembler et venant s'insérer, en position d'assemblage, dans des cavités de forme conjuguée prévues sur les faces en vis-à-vis des pièces à assembler.
- Les brevets britannique n°143,869, américain 1 902 380 et ouest-allemands 880 052 et 729 692 illusrent parfaitement cet état de la technique.
- Les brevets britannique et américain précités décrivent des anneaux ouverts réalisés en une ou deux pièces respectivement.
- Les brevets ouest-allemands 729 692 et 880 052 révèlent l'utilisation de chevilles à section transversale sensiblement carrée réalisées en deux parties complémentaires emboîtables.
- D'une façon commune à ces quatre documents, chaque noeud d'assemblage est maintenu par un boulon, qui est rendu indispensable par la conception même de ces éléments d'assemblage. Cette conception conduit à une diminution importante de la résistance aux forces s'exerçant sur les pièces à assembler. En effet, l'utilisation d'un boulon est subordonnée à un enlèvement de matière que l'on est obligé de compenser, par un surdimentionnement des pièces de bois à assembler.
- La présente invention a pour objet de résoudre le problème technique consistant en la fourniture d'un dispositif d'assemblage de pièces de bois de construction, d'une nouvelle conception, qui soit simple, peu coûteux dont la mise en oeuvre est aisée, et qui permette un assemblage intégral de très grande résistance, sans requérir un surdimentionnement des pièces à assembler.
- La solution conforme à la présente invention, pour résoudre ce problème technique consiste en un dispositif caractérisé en ce qu'il comprend :
- une plaque sensiblement plane, placée entre deux pièces à assembler et comportant un ensemble d'anneaux s'étendant de part et d'autre de son plan, répartis de façon à éviter le cisaillement horizontal et vertical desdites pièces, et venant s'insérer, en position d'assemblage, dans des évidements de forme conjuguée prévus sur les faces en vis-à-vis desdites pièces à assembler tandis que ces faces viennent en appui sur les faces de ladite plaque ;
- un ensemble de boulons, dont le nombre est inférieur au nombre d'anneaux de la plaque, traversant lesdites pièces à assembler et la plaque de préférence dans des trous concentriques à certains des anneaux. - Dans le cadre de l'invention on entend par anneaux tout élément tubulaire à section transversale circulaire ou polygonale, en particulier carré ou rectangulaire.
- Selon une caractéristique particulière de l'invention, chaque plaque comporte, autour de chaque anneau plusieurs trous destinés à recevoir des pointes permettant la fixation de ladite plaque à au moins l'une des pièces à assembler.
- Dans cette nouvelle conception d'assemblage, il est indispensable que les anneaux soient rendus solidaires de la plaque et ne puissent d'aucune façon s'en détacher. Par conséquent, la présente invention a également pour objet de résoudre le problème technique consistant en la fourniture d'un procédé pour la réalisation d'un dispositif d'assemblage permettant d'atteindre cet objectif.
- Ce procédé est caractérisé en ce qu'il consiste
- à réaliser dans une plaque sensiblement plane un ensemble de trous circulaires ;
- à placer à l'intérieur de chaque trou un anneau central cylindrique dont le diamètre extérieur est égal au diamètre du trou, et qui s'étend de part et d'autre de la plaque ;
- à fretter ledit anneau central en plaçant de part et d'autre de la plaque, un anneau externe cylindrique dont la hauteur est sensiblement égale à la dimension axiale de la partie de l'anneau central débordant de la plaque, et dont le diamètre intérieur est légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'anneau central ; et
- à sertir lesdits anneaux externes et l'anneau central. - Avantageusement, les rebords extrêmes des anneaux central et externes précités sont biseautés, pour permettre l'opération de sertissage précité.
- On obtient ainsi un dispositif d'assemblage parfaitement homogène qui offre une grande résistance aux forces s'exerçant sur les pièces à assembler, ces forces étant réparties régulièrement sur chacun des anneaux, et ne peuvent par conséquent se concentrer sur un anneau particulier. Ce dispositif ne nécessite pas, contrairement aux dispositifs d'assemblage connus jusqu'à présent, un nombre de boulons identique au nombre d'anneaux pour parvenir pleinement à l'objectif fixé.
- Le procédé conforme à l'invention s'applique quelle que soit la forme (en section transversale) de l'anneau.
- L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annéxés, donnés uniquement à titre d'exemples non-limitatifs illustrant un mode de réalisation actuellement préféré du dispositif d'assemblage conforme à l'invention et dans lesquels :
- - La figure 1 est une vue partielle en perspective éclatée d'un dispositif d'assemblage conforme à la présente invention reliant deux pièces de bois ;
- - la figure 2 en est une vue de côté en coupe ;
- - la figure 3 est une vue de côté montrant un assemblage de trois éléments réalisés à l'aide du dispositif conforme à l'invention ;
- - la figure 4 est une vue partielle en coupe d'un dispositif d'assemblage conforme à l'invention, au niveau d'un anneau représenté en cours de fabrication, après frettage ; et
- - la figure 5 est une vue semblable à la figure 4 de cet anneau après sertissage.
- On a donc représenté à la figure 1 un dispositif d'assemblage conforme à la présente invention destiné à relier deux pièces 1, 2, de bois de construction, qui, dans l'exemple représenté doivent être maintenues en formant entre elles un angle sensiblement droit. Il est clair que ce dispositif permet de bloquer deux pièces de bois dans une position angulaire relative quelconque, comme par exemple le poteau et l'arbalétrier d'une ferme portique en bois collé. Ces pièces peuvent travailler soit à la tension, soit à la compression.
- Le dispositif d'assemblage conforme à l'invention comporte une plaque 3 sensiblement plane, destinée à être placée entre les pièces 1 et 2. Cette plaque 3 comporte un ensemble d'anneaux cylindriques 4 à section transversale circulaire s'étendant de part et d'autre du plan de la plaque (voir figure 2). Le nombre d'anneaux 4 et leur répartition sur la plaque 3 pourront être facilement déterminés par un homme de métier, pour parvenir à éviter le cisaillement horizontal et vertical des pièces 1 et 2, au niveau de la plaque. Par exemple, on cherchera à réaliser un "labyrinthe" pour éviter le fendage du bois dans la direction des fibres, en disposant les anneaux en zig-zag.
- Les parties des anneaux 4 s'étendant de part et d'autre du plan de la plaque viennent s'insérer en position d'assemblage (figure 3) dans des évidements 5 de forme conjuguée prévus sur les faces 6, 7, en vis-à-vis des pièces 1 et 2 à assembler, ces faces 6, 7, venant en appui sur les faces de la plaque en position d'assemblage.
- Ce dispositif d'assemblage comporte également un ensemble de boulons 8, dont le nombre est généralement inférieur au nombre d'anneaux 4 présents sur la plaque, comme le montre la figure 1.
- Les boulons 8 traversent les pièces 1 et 2 à assembler et la plaque 3, de préférence dans des trous 9 concentriques à certains ces anneaux présents sur la plaque.
- La plaque 3 comporte autour de chaque anneau 4 plusieurs trous 10 destinés à recevoir des pointes annelées 11 (figures 2 et 3). Ces pointes permettent de rendre la plaque 3 solidaire des pièces de bois et empêchent l'amorce de déversement de chaque anneau 4 dans son logement prévu dans les pièces de bois à assembler.
- La plaque 3 et les anneaux 4 seront réalisés de préférence en métal par exemple en inox, mais peuvent être également réalisés en un matériau composite rigide, par exemple par moulage.
- Dans le mode de réalisation actuellement préféré, ce dispositif d'assemblage a été réalisé à l'aide d'une plaque en inox d'environ 1 mm d'épaisseur, d'une résistance de 80 kg/mm².
- Le procédé utilisé pour fixer de façon indémontable les anneaux 4 sur la plaque 3 sera décrit en référence aux figures 4 et 5.
- Ce procédé consiste à réaliser, par perçage, un ensemble de trous circulaires dans la plaque 3.
- Ensuite, on place à l'intérieur de chaque trou un anneau central cylindrique 12, dont le diamètre est égal au diamètre du trou, et qui s'étend de part et d'autre du plan de la plaque 3. Puis on place, de part et d'autre de la plaque 3 un anneaux externe cylindrique 13, dont la hauteur est sensiblement égale à la dimension axiale de la partie de l'anneau central 12 débordant de la plaque 3, et dont le diamètre intérieur est légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'anneau central, par exemple de 0,3 mm.
- Comme le montre la figure 4, les rebords extrêmes 15 et 16 de l'anneau central 12, et le rebord 17, le plus éloigné de la plaque 3, des anneaux externes 13 sont biseautés, les rebords 15 et 16 de l'anneau central 12 débordant les rebords 17 des anneaux internes 13. Cette configuration permet le sertissage des anneaux 12 et 13 avec refoulement de matière comme le montre la figure 5 qui représente l'anneau 4 après sertissage. On assure ainsi une fixation parfaite de chaque anneau sur la plaque avec un autocentrage de l'anneau interne 12 par les anneaux externes 13, lors du frettage et du sertissage.
- Les avantages du dispositif d'assemblage conforme à l'invention sont donc nombreux :
. Coût réduit
. Réalisation facile
. Mise en oeuvre aisée
. Adaptabilité quelles que soient les dimenmsions des éléments à assembler - En outre, ce système permet de supprimer une partie des boulons qu auraient été nécessaires selon l'art antérieur.
- La plaque étant d'une épaisseur réduite, l'esthétique de l'assemblage est maintenue.
Claims (5)
- une plaque (3) sensiblement plane, placée entre deux pièces (1, 2) à assembler et comportant un ensemble d'anneaux s'étendant de part et d'autre de son plan, répartis de façon à éviter le cisaillement horizontal et vertical des pièces (1, 2) et venant s'insérer, en position d'assemblage, dans des évidements (5) de forme conjuguée prévus sur les faces (6, 7) en vis-à-vis desdites pièces à assembler, tandis que ces faces (6, 7) viennent en appui sur les faces de ladite plaque ;
- un ensemble de boulons (8) dont le nombre est inférieur au nombre d'anneaux (4) de la plaque (3), qui traversent lesdites pièces (1, 2) à assembler et la plaque (3) de préférence dans des trous concentriques à au moins certains anneaux.
- à réaliser dans une plaque (3) sensiblement plane un ensemble de trous circulaires ;
- à placer à l'intérieur de chaque trou un anneau central cylindrique (12) dont le diamètre est égal au diamètre du trou, et qui s'étend de part et d'autre du plan de la plaque (3) ;
- à fretter ledit anneau central (12) en plaçant de part et d'autre de la plaque (3) un anneau externe cylindrique (13), dont la hauteur est sensiblement égale à la dimension axiale de la partie de l'anneau central (12) débordant de la plaque, et dont le diamètre intérieur est légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'anneau central ; et
- à sertir lesdits anneaux externes (13) et l'anneau central (12).
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