EP1101879A1 - Poutre en treillis - Google Patents

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EP1101879A1
EP1101879A1 EP00420197A EP00420197A EP1101879A1 EP 1101879 A1 EP1101879 A1 EP 1101879A1 EP 00420197 A EP00420197 A EP 00420197A EP 00420197 A EP00420197 A EP 00420197A EP 1101879 A1 EP1101879 A1 EP 1101879A1
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EP
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loops
planes
head
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lattice
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Jean-François Colson
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Afba
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Afba
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/06Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of high bending resistance, i.e. of essentially three-dimensional extent, e.g. lattice girders
    • E04C5/065Light-weight girders, e.g. with precast parts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/02Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance

Definitions

  • the invention relates to a truss beam or truss, intended to be used. in the field of building, and more particularly in the field of the realization of prefabricated floors.
  • Lattice beams are well known and are for example described in the document EP-A-0 465 776. They are generally used to make reinforced concrete floors made of beams and concrete or polystyrene interjoists.
  • the truss beam described in the aforementioned document typically comprises two sinusoids or zigzag or diagonal rods, constituting trellis planes, secured at the level of streaks.
  • the upper loops of the trellis planes are secured to an upper strand, in particular in the vicinity of the end of their loops upper, and the lower loops are secured in the vicinity of their end at lower streak level.
  • these beams are unsuitable for crossing large spans without prop or equivalent support device, which proves harmful for certain applications, in particular for crawl space floors where art processes previous propose beams of more than four meters without requiring shoring.
  • the object of the invention is to propose a production truss beam or truss easy, easy to set up, likely to develop mechanical characteristics suitable for overcoming the installation of props, without requiring a significant reinforcement of the materials used for the realization of the concrete pad which coats the basic steels and serves as a support for interjoists.
  • the mussels, the whole transformation process and the final appearance of the product remain unchanged.
  • This truss or truss comprises two trellis planes in the form of loops successive, secured to three linear rods acting as threads, respectively a head line and two base lines, these two trellis planes being inclined relative to at the bisector of the angle defined by the three threads.
  • Each of the trellis planes is secured to the leading edge near the end of the upper loops which constitute them.
  • Each of the trellis planes is secured to only one of the basic strands in the vicinity of the end of the lower loops, said planes being secured at the level of the face internal of said streaks.
  • the beam according to the invention is characterized in that the upper loops are flared or flattened at the level of their area of attachment to the head thread, so as to increase the distance separating the two zones of effective attachment of the same loop at said head thread, the end of said loops extending slightly beyond the headline to which they are attached.
  • the upper loops are wider, and wider than the lower loops.
  • the buckling length of the upper struts is reduced, in particular between the joining areas of the trellis planes.
  • the nodes i.e. the points of joining formed by the flattened upper loops of the trellis planes and the stringing higher, are spaced several centimeters apart, and thereby confer greater rigidity to this fixation of the upper rod. This provides improved maintenance of steel or upper thread.
  • These links then function as real recesses and no longer as joints.
  • the upper loops of the trellis planes then become very flattened, they participate in the compression effort, thereby reducing the compression stresses generated at the headline in the part inside the loop.
  • this compression participates in the shortening of said head thread, so that the deflection of the beam is also reduced.
  • the beam is symmetrical with respect to the plane angle bisector formed by the threads.
  • the headline is in fact made up of two ropes, positioned one below the other and one in contact with the other, and at the level which is secured to each of the upper loops of said lattice planes.
  • FIG. 1 is a side view of a first embodiment of the invention, of which Figure 2 is a schematic representation in cross section.
  • FIG. 3 is a schematic perspective representation of the beam in FIGS. 1 and 2.
  • Figure 4 is a view similar to Figure 1 of a second embodiment of the invention, of which Figures 5 and 6 are schematic representations in cross section.
  • FIG. 1 a schematic side view of the beam according to the invention.
  • This beam is basically made up of three streaks rectilinear, respectively a head line (1) and two base lines (2) and (3), these different struts being advantageously made of stainless steel.
  • These strings are secured by means of lateral trellis planes (4) and (5).
  • These plans of trellises each consist of a succession of loops or sinusoids, diagonals or zigzags, mounted in the same plane, and extending slightly obliquely by relation to the bisector plane of the beam thus formed.
  • the upper loops (6) of the planes of trellis are flared, so as to optimize the length 1, respectively the, called installation length, separating the contact points (10, 11) and in particular of securing of the loops (6) at the level of the head thread (1).
  • the admissible compressive force is increased because part of said force is transmitted to the upper loops of the two trellis planes, and therefore we decrease the compressive stresses at the level of the steel making up the head thread (1), including the part inside the loop.
  • the upper chord is made up not of one but of two steel bars (1, 8), in order to increase the inertia of the beam and as a corollary to decrease the deflection when it is loaded.
  • these two bars are in contact one from the other, the lower bar (8) having a diameter greater than the thread (1), so as to occupy all the space available at this level between the two trellis planes antagonists.
  • the upper loops are joined, in particular by welding to each of the two streaks (1, 8).
  • the two strands are unrolled simultaneously continuously on machines automatic and welded by resistance to the two trellis planes, and this, over the entire length of the beam.
  • the buckling length of the lower strand (8) is reduced compared to that of the strand upper (1) of smaller diameter, due to its larger diameter, giving it greater resistance to buckling. Furthermore, given the joined nature of the two upper strands, the lower strand (8) prevents vertical buckling of the strand upper (1).
  • the straight bars of the trellis and in particular the basic strands (2) and (3), the buckling length of which is also shortened.
  • the two diagonal welds on the two head bars increase the rigidity of this assembly and also transform it into recess. It follows an increase of the buckling breaking load of these diagonals.
  • the overall resistance of the beam is also increased. As a corollary, the resistance to the shear force of the beam, this being limited by the load causing the buckling of the trellis wires and by the resistance of the welds.
  • the upper loops (6) are secured to the two ropes (1) and (8) by welding. In this way, the compression effect is optimized as well generates.
  • said head thread is in fact made up that of a single element (9), but has a complex shape in section in eight of figure, the bottom loop of which is larger in diameter than the bottom loop top, as can be seen for example in Figure 6.
  • the upper loops (6) are secured at each of the two loops constituting said eight.
  • This shape aims to give the same characteristics, in particular mechanical, to the streak and leaving with the beam.
  • the trellis planes are symmetrical to each other by relative to the bisector plane of the beam.
  • the lower loops of the trellis planes are much less flared than the upper loops, as they are intended to be embedded in the concrete pad which brings the embedding characteristics to the diagonals of the trellis.
  • the span without forestay or the distances between struts of beams or lattice girders produced in accordance with the invention are found strongly improved by the new geometry of said beams and by the increase in mechanical characteristics, in particular head threads and diagonals.

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Abstract

Cette poutre en treillis comprend deux plans de treillis (4, 5) en forme de boucles successives, solidarisées à trois tiges linéaires faisant fonction de filants, respectivement un filant de tête (1) et deux filants de base (2, 3), ces deux plans de treillis étant inclinés par rapport à la bissectrice de l'angle défini par les trois filants, chacun des plans de treillis (4, 5) étant solidarisé au filant de tête (1) au voisinage de l'extrémité des boucles supérieures (6) qui les constituent et à un filant de base (2, 3) au voisinage de l'extrémité des boucles inférieures (7), lesdits plans étant solidarisés au niveau de la face interne desdits filants (2, 3). Les boucles supérieures (6) sont évasées ou aplaties au niveau de leur zone de solidarisation avec le filant de tête (1), de telle sorte à augmenter la distance séparant les points de solidarisation effective (10, 11) d'une même boucle (6) au niveau dudit filant de tête. L'extrémité des boucles (6) s'étend légèrement au delà du filant de tête (1) auquel elles sont solidarisées. <IMAGE>

Description

L'invention concerne une poutre ou poutrelle en treillis, destinée à être mise en oeuvre dans le domaine du bâtiment, et plus particulièrement dans le domaine de la réalisation de planchers préfabriqués.
Actuellement, les planchers à poutrelles en treillis sont posés à l'aide de files d'étais. Les procédés précontraints peuvent cependant se passer de ces files d'étais, en planchers sur vide sanitaire, du fait de l'inertie importante des poutrelles.
Les poutres en treillis sont bien connues et sont par exemple décrites dans le document EP-A-0 465 776. Elles sont généralement utilisées pour réaliser des planchers béton armé constitués de poutrelles et d'entrevous béton ou polystyrène.
La poutrelle en treillis décrite dans le document précité, comporte typiquement deux sinusoïdes ou tiges en forme de zigzag ou diagonales, constituant des plans de treillis, solidarisées au niveau de filants. Les boucles supérieures des plans de treillis sont solidarisées à un filant supérieur, notamment au voisinage de l'extrémité de leurs boucles supérieures, et les boucles inférieures sont solidarisées au voisinage de leur extrémité au niveau des filants inférieurs.
De par la structure de cette poutre et notamment de par l'orientation et la forme des plans de treillis, ces poutres sont inadaptées pour franchir des portées importantes sans étais ou dispositif équivalent de soutien, ce qui s'avère dommageable pour certaines applications, en particulier pour les planchers sur vide sanitaire pour lesquels les procédés de l'art antérieur proposent des poutrelles de plus de quatre mètres sans nécessiter d'étaiement. Outre une consommation de temps pour la pose de ces étais, on rencontre des difficultés pour la pose des poutrelles nécessitant un étaiement lorsque l'on utilise des entrevous polystyrène à languette, lesdites languettes devant passer entre la file d'étais et la poutrelle.
L'objet de l'invention est de proposer une poutre ou poutrelle en treillis de réalisation aisée, de mise en place facile, susceptible de développer des caractéristiques mécaniques propres à permettre de s'affranchir de la pose d'étais, sans pour autant nécessiter un renforcement important des matériaux mis en oeuvre pour la réalisation du patin béton qui enrobe les aciers de base et sert de support aux entrevous. Les moules, l'ensemble du processus de transformation et l'aspect final du produit demeurent inchangés.
Cette poutre ou poutrelle en treillis comprend deux plans de treillis en forme de boucles successives, solidarisées à trois tiges linéaires faisant fonction de filants, respectivement un filant de tête et deux filants de base, ces deux plans de treillis étant inclinés par rapport à la bissectrice de l'angle défini par les trois filants.
Chacun des plans de treillis est solidarisé au filant de tête au voisinage de l'extrémité des boucles supérieures qui les constituent.
Chacun des plans de treillis est solidarisé à un seul des filants de base au voisinage de l'extrémité des boucles inférieures, lesdits plans étant solidarisés au niveau de la face interne desdits filants.
La poutre selon l'invention se caractérise en ce que les boucles supérieures sont évasées ou aplaties au niveau de leur zone de solidarisation avec le filant de tête, de telle sorte à augmenter la distance séparant les deux zones de solidarisation effective d'une même boucle au niveau dudit filant de tête, l'extrémité desdites boucles s'étendant légèrement au delà du filant de tête auquel elles sont solidarisées.
Ainsi, les boucles supérieures sont plus amples, et plus larges que les boucles inférieures. De la sorte, on diminue la longueur de flambement des filants supérieurs, notamment entre les zones de solidarisation des plans de treillis. Les noeuds, c'est à dire les points de solidarisation formés par les boucles supérieures aplaties des plans de treillis et le filant supérieur, sont écartés de plusieurs centimètres, et confèrent de ce fait une plus grande rigidité à cette fixation de la tige supérieure. On obtient ainsi un maintien amélioré de l'acier ou filant supérieur. Ces liaisons fonctionnent alors comme de véritables encastrements et non plus comme des articulations.
Par ailleurs, les boucles supérieures des plans de treillis devenant alors très aplaties, elles participent à l'effort de compression, diminuant de fait les contraintes de compression générées au niveau du filant de tête dans la partie comprise à l'intérieur de la boucle. Corollairement, cette compression participe au raccourcissement dudit filant de tête, de sorte que la flèche de la poutrelle s'en trouve également diminuée. On note ainsi un raccourcissement de l'acier ou filant supérieur plus faible, et corollairement une flèche de la poutrelle en charge également plus faible.
Selon une caractéristique de l'invention, la poutre est symétrique par rapport au plan bissecteur de l'angle constitué par les filants.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le filant de tête est en fait constitué de deux filants, positionnés l'un au dessous de l'autre et l'un au contact de l'autre, et au niveau desquels est solidarisée chacune des boucles supérieures desdits plans de treillis. Ce faisant, on augmente l'inertie de la poutrelle, et partant, on diminue la flèche lorsque celle-ci est chargée et on augmente considérablement sa résistance.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées.
La figure 1 est une vue latérale d'une première forme de réalisation de l'invention, dont la figure 2 est une représentation schématique en section transversale.
La figure 3 est une représentation schématique en perspective de la poutre des figures 1 et 2.
La figure 4 est une vue analogue à la figure 1 d'une seconde forme de réalisation de l'invention, dont les figures 5 et 6 sont des représentations schématiques en section transversale.
Il a été représenté au sein de la figure 1, une vue schématique latérale de la poutrelle conforme à l'invention. Cette poutrelle est fondamentalement constituée de trois filants rectilignes, respectivement un filant de tête (1) et deux filants de base (2) et (3), ces différents filants étant avantageusement réalisés en acier inoxydable.
Ces filants sont solidarisés au moyen de plans de treillis (4) et (5) latéraux. Ces plans de treillis sont constitués chacun d'une succession de boucles ou sinusoïdes, diagonales ou zigzags, montés selon un même plan, et s'étendant de manière légèrement oblique par rapport au plan bissecteur de la poutre ainsi constituée.
Ces deux plans de treillis (4) et (5) sont chacun solidarisés au niveau de leurs boucles supérieures au filant de tête (1) et au niveau de leurs boucles inférieures, respectivement au niveau des filants (2) et (3).
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les boucles supérieures (6) des plans de treillis sont évasées, de telle sorte à optimiser la longueur 1, respectivement l', dite longueur d'encastrement, séparant les points de contact (10, 11) et notamment de solidarisation des boucles (6) au niveau du filant de tête (1).
Ce faisant, on augmente l'effort de compression admissible car une partie dudit effort est transmis aux boucles supérieures des deux plans de treillis, et partant on diminue les contraintes de compression au niveau de l'acier constitutif du filant de tête (1), notamment de la partie comprise à l'intérieur de la boucle. Corollairement, on aboutit à une diminution de la flèche de la poutrelle sous charge.
Qui plus est, de par la forme particulière de la boucle supérieure (6) de chacun des plans de treillis, on aboutit à une diminution de la longueur de flambement L, respectivement L', de l'acier constitutif du filant supérieur entre les soudures des boucles du treillis sur ledit acier, c'est à dire entre les zones de solidarisation desdites boucles sur le filant de tête.
On a représenté en traits discontinus et à titre comparatif, la mise en place des plans de treillis de l'art antérieur, et ce tant au sein de la figure 1 que de la figure 4. Cela permet d'apprécier de manière beaucoup plus explicite, respectivement la diminution de la longueur de flambement L en regard d'une telle longueur Λ disponible avec les poutres en treillis de l'art antérieur, et corollairement l'augmentation de la longueur d'encastrement l en regard d'une telle longueur λ habituellement disponible avec ces mêmes poutres de l'art antérieur.
On aboutit ainsi à un meilleur encastrement de l'acier constitutif du filant, les noeuds (10, 11) formés par les boucles supérieures du treillis fonctionnant dans ce cas comme de véritable encastrements et non plus comme des lieux d'articulation. La charge de rupture de cette poutrelle s'en trouve fortement augmentée, ainsi que le démontre les différents essais en flexion effectués. La sécurité du chantier s'en trouve de fait renforcée.
Ainsi que l'on peut l'observer au sein des figures 1, 3 et 4, on observe que l'extrémité desdites boucles supérieures (6) s'étend légèrement au delà du filant de tête (1) auquel elles sont solidarisées. Par ailleurs, cette extension est sensiblement située dans le même plan que le plan de treillis auquel elle appartient. Ce dépassement permet la réalisation de soudures en croix et d'obtenir une optimisation de la qualité de celles-ci.
Ces différents résultats coopèrent de telle sorte à conférer à la poutre ainsi réalisée une portée plus importante sans nécessiter la mise en place d'étais en phase provisoire, de sorte que la mise en oeuvre d'étais devient inutile pour des portées courantes. En outre, cela permet d'améliorer les performances d'une telle poutre lorsque des files d'étais sont mises en oeuvre.
Dans une forme de réalisation de l'invention représentée en liaison avec les figures 4 et 5, la membrure supérieure est constituée non plus d'une mais de deux barres d'acier (1, 8), afin d'augmenter l'inertie de la poutrelle et corollairement de diminuer la flèche lorsque celle-ci est chargée. Ainsi qu'on peut bien l'observer, ces deux barres sont en contact l'une de l'autre, la barre inférieure (8) présentant un diamètre supérieur au filant (1), de telle sorte à occuper tout l'espace disponible à ce niveau entre les deux plans de treillis antagonistes. Les boucles supérieures sont solidarisées, notamment par soudage à chacun des deux filants (1, 8).
Ainsi, les deux filants sont déroulés simultanément en continu sur des machines automatiques et soudés par résistance au deux plans de treillis, et ce, sur toute la longueur de la poutrelle.
La longueur de flambement du filant inférieur (8) est réduite par rapport à celle du filant supérieur (1) de diamètre inférieur, du fait de son diamètre plus important, lui conférant une plus grande résistance au flambement. Par ailleurs, compte tenu du caractère jointif des deux filants supérieurs, le filant inférieur (8) empêche le flambement vertical du filant supérieur (1).
En outre, on augmente la résistance au flambement des aciers de tête donc la charge de rupture de la poutrelle.
Il en est de même pour les barres droites du treillis, et notamment les filants de base (2) et (3), dont la longueur de flambement se trouve également raccourcie. De plus, les deux soudures des diagonales sur les deux barres de tête augmentent la rigidité de cet assemblage et le transforment lui aussi en encastrement. Il s'ensuit une augmentation de la charge de rupture par flambement de ces diagonales. La résistance globale de la poutrelle s'en trouve aussi augmentée. Corollairement, on augmente la résistance à l'effort tranchant de la poutrelle, celui-ci étant limité par la charge entraínant le flambement des fils du treillis et par la résistance des soudures.
Dans cette forme de réalisation, les boucles supérieures (6) sont solidarisées aux deux filants (1) et (8) par soudure. De la sorte, on optimise l'effet de compression ainsi engendré.
Ce faisant et une nouvelle fois, on augmente la portée potentielle de la poutre. Dans cette forme de réalisation et ainsi qu'on peut bien l'observer sur la figure 4, la longueur de flambement du filant de tête inférieur (8) est réduite par rapport au filant de tête supérieur (1). On aboutit donc au résultat d'une augmentation de résistance globale de la poutrelle. Une telle poutrelle présente des performances nettement supérieures à celles de deux poutrelles mises à cheval dans le même patin béton.
Dans une variante de cette forme de réalisation, ledit filant de tête n'est en fait constitué que d'un seul élément (9), mais présente une forme complexe en section en huit de chiffre, dont la boucle du bas est de diamètre plus important que celui de la boucle du haut, ainsi qu'on peut l'observer par exemple sur la figure 6. Dans ce cas de figure, les boucles supérieures (6) sont solidarisées au niveau de chacune des deux boucles constitutives dudit huit.
Cette forme vise à conférer les mêmes caractéristiques, notamment mécaniques, au filant et partant à la poutrelle.
Selon des caractéristiques secondaires de l'invention et ainsi qu'on peut l'observer, notamment sur les figures 1 et 4, les plans de treillis sont symétriques l'un de l'autre par rapport au plan bissecteur de la poutrelle.
En outre, les boucles inférieures des plans de treillis sont beaucoup moins évasées que les boucles supérieures, car elles sont destinées à être enrobées dans le patin béton qui apporte les caractéristiques d'encastrement aux diagonales du treillis.
Ainsi qu'on le conçoit, la portée sans étai ou les distances entre files d'étais des poutres ou poutrelles en treillis réalisées conformément à l'invention se trouvent fortement améliorées de par la nouvelle géométrie desdites poutrelles et de par l'augmentation des caractéristiques mécaniques, notamment des filants de tête et des diagonales.

Claims (6)

  1. Poutre en treillis comprenant deux plans de treillis (4, 5) en forme de boucles successives, solidarisées à trois tiges linéaires faisant fonction de filants, respectivement un filant de tête (1) et deux filants de base (2, 3), ces deux plans de treillis étant inclinés par rapport à la bissectrice de l'angle défini par les trois filants, chacun des plans de treillis (4, 5) étant solidarisé au filant de tête (1) au voisinage de l'extrémité des boucles supérieures (6) qui les constituent et à un filant de base (2, 3) au voisinage de l'extrémité des boucles inférieures (7), lesdits plans étant solidarisés au niveau de la face interne desdits filants (2, 3), caractérisée en ce que les boucles supérieures (6) sont évasées ou aplaties au niveau de leur zone de solidarisation avec le filant de tête (1), de telle sorte à augmenter la distance séparant les points de solidarisation effective (10, 11) d'une même boucle (6) au niveau dudit filant de tête, l'extrémité desdites boucles (6) s'étendant légèrement au delà du filant de tête (1) auquel elles sont solidarisées.
  2. Poutre en treillis selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie supérieure des boucles supérieures (6) s'étendant légèrement au delà du filant de tête (1) est située dans le même plan que le plan de treillis (4) auquel elle appartient.
  3. Poutre en treillis selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle est symétrique par rapport au plan bissecteur de l'angle constitué par les filants (1, 2, 3).
  4. Poutre en treillis selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le filant de tête est en fait constitué de deux filants, respectivement un filant de tête supérieur (1) et un filant de tête inférieur (8), positionnés l'un au dessous de l'autre, et l'un en contact de l'autre, et au niveau de chacun desquels est solidarisée chacune des boucles supérieures (6) desdits plans de treillis.
  5. Poutre en treillis selon la revendication 4, caractérisée en ce que le diamètre du filant de tête inférieur (8) est supérieur à celui du filant de tête supérieur (1), et en ce que le filant de tête inférieur (8) occupe l'espace séparant les deux plans de treillis à ce niveau.
  6. Poutre en treillis selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le filant de tête (1, 9) présente une section transversale en forme de huit de chiffre, dont la boucle inférieure est de diamètre supérieur à celui de la boucle supérieure, et en ce que les boucles supérieures (6) des plans de treillis (2, 3) sont solidarisées au niveau de chacune des boucles, respectivement inférieure et supérieure dudit filant (9).
EP00420197A 1999-11-19 2000-09-26 Poutre en treillis Expired - Lifetime EP1101879B1 (fr)

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