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EP0974546A1 - Dispositif d'assemblage de membrures de charpente métallique en treillis - Google Patents

Dispositif d'assemblage de membrures de charpente métallique en treillis Download PDF

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Publication number
EP0974546A1
EP0974546A1 EP99420156A EP99420156A EP0974546A1 EP 0974546 A1 EP0974546 A1 EP 0974546A1 EP 99420156 A EP99420156 A EP 99420156A EP 99420156 A EP99420156 A EP 99420156A EP 0974546 A1 EP0974546 A1 EP 0974546A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base
frame
members
splint
belonging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP99420156A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0974546B1 (fr
Inventor
Eric Pommier
Thierry Toureau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Manitowoc Crane Group France SAS
Original Assignee
Potain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Potain SA filed Critical Potain SA
Publication of EP0974546A1 publication Critical patent/EP0974546A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0974546B1 publication Critical patent/EP0974546B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/16—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes with jibs supported by columns, e.g. towers having their lower end mounted for slewing movements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/02—Structures made of specified materials
    • E04H12/08—Structures made of specified materials of metal
    • E04H12/10—Truss-like structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/18—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes
    • B66C23/26—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes for use on building sites; constructed, e.g. with separable parts, to facilitate rapid assembly or dismantling, for operation at successively higher levels, for transport by road or rail
    • B66C23/28—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes for use on building sites; constructed, e.g. with separable parts, to facilitate rapid assembly or dismantling, for operation at successively higher levels, for transport by road or rail constructed to operate at successively higher levels
    • B66C23/283—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes for use on building sites; constructed, e.g. with separable parts, to facilitate rapid assembly or dismantling, for operation at successively higher levels, for transport by road or rail constructed to operate at successively higher levels with frameworks composed of assembled elements
    • B66C23/286—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes for use on building sites; constructed, e.g. with separable parts, to facilitate rapid assembly or dismantling, for operation at successively higher levels, for transport by road or rail constructed to operate at successively higher levels with frameworks composed of assembled elements with locking devices

Definitions

  • the present invention relates to an assembly device removable, intended to ensure the "end to end" connection between frames of steel truss elements.
  • This invention preferably applies to the connection of mast elements of a tower crane, usable on building construction sites.
  • the tower of such a crane is often made up of elements of stackable mast, called to be frequently assembled together, or separated from each other, depending on whether you want to raise or raise the crane, or dismantle it.
  • Mast elements usually of section horizontal square, each consisting of four corner members vertical, joined two by two by a triangulation composed of horizontal and diagonal crosspieces.
  • the mast elements When the crane is mounted, the mast elements are arranged vertically one above the other, and they are rigidly connected to each other by their members angle.
  • the "end to end" connections made between these corner members must ensure the continuity of the mast uprights, as well as the transmission of longitudinal and transverse forces from various requests.
  • the assembly between the frames of two mast elements consecutive is most often achieved by splicing devices, which use connecting pieces forming double tenons, connected by axes to the lower part of the frame of the upper mast element, and at the upper part of the corresponding member of the mast element inferior.
  • a particular assembly device uses, for the end-to-end assembly of hollow configuration members, a internal splice of suitable cross section, in particular square.
  • the fixing of the splint on each frame is ensured by two axes of orthogonal links, which pass through bores made in the splint and in the frame. Attaching the fishplate to the bottom of the frame of the upper mast element is thus produced by two axes removable orthogonal linkage.
  • the attachment of the fishplate to the upper part of the frame of the lower mast element is made by two other orthogonal connecting axes which are permanently mounted, each connecting axis having a head held by a plate stop, welded to a matting plate itself previously welded to the outside of the chord of the lower mast element, at a bore through which the connecting axis considered.
  • the splint is thus fixed from permanently at the top of the member of the mast element lower, by prior assembly carried out in the factory; fixation removable, to be carried out on the site where the tower crane is used, only concerns the connection between the splint and the member frame upper mast.
  • the known removable assembly device still retains various drawbacks, that the present invention is offers to delete.
  • the invention therefore aims to simplify this assembly device and make it more reliable, by reducing the number of component parts of the device and of the operations to be performed, while improving the quality and longevity of the assembly.
  • the invention relates to an assembly device removable intended to ensure the "end to end" connection between members truss structure elements, the members being of configuration hollow, the device essentially consisting of fishplates each comprising a tenon-shaped upper part, and a lower part in the form of a base, the upper part forming a stud having a cross section adapted to the hollow interior section members, and comprising at least two transverse bores offset, and made in orthogonal directions, which are provided to be crossed by removable connecting pins, also introduced through bores in the lower part of a frame belonging to an upper frame element, and fitted on the tenon, while the lower section-shaped section transverse larger than that of the post, is intended to be welded, by its lower face, on the upper part of a member belonging to a lower frame element.
  • the proposed assembly device thus comprises fishplates, which on the one hand are permanently fixed, by welding, to the tops of the members of the lower structural member, and on which, on the other hand, fit together the lower parts of the members corresponding to the upper frame element, axes removable ensuring a rigid, but not permanent, connection between the lower parts of the members of the upper structural member and the studs of the corresponding fishplates.
  • the ribs are welded by their caps on the tops of the corner members of a mast element lower, and the studs of these fishplates are intended to be inserted in the lower parts of the corner members of a mast element superior.
  • the upper mast element also plays the role of lower mast element, vis-à-vis another mast element which is attached to it superimposed.
  • each splint is a molded part or forged in weldable mechanical steel.
  • the base of this splint can in particular be welded to the upper part of the frame, belonging to the lower frame element, by flash welding.
  • the base of the splint has a central recess, in the form of a truncated warhead, which opens at the base of the base, so that this base has a section of material which decreases continuously from its top to its base, the faces side of the base thus having a decreasing thickness, from top to low.
  • the recess in the shape of a truncated warhead makes it possible to obtain a gradient homogeneous constraints, between the weakest section, at the base of the base, and the strongest section, at the top of the base.
  • the lateral faces of the splint includes two external lateral faces, the thickness of which minimum, measured at the base of the base, is identical to that of the wings frame member, belonging to the member frame of lower frame, on which is welded this base, and two faces internal sides, the minimum thickness of which, measured at the base of the base, is greater than that of the wings of the same member.
  • the two external lateral faces constitute reference faces, intended for ensure perfect continuity with those of the member of the element lower frame, while the two inner side faces, thicker, are provided to overcome the dispersion of the dimensions transverse of the chord, in particular in the case where it is produced by welding two angles along their longitudinal edges; the thicker inner side faces thus guarantee a optimal welding section, especially for flash welding of the base on the top of the member.
  • the upper side of the splice base forms advantageously, for the inner wings of the member belonging to the upper frame element, a wide support surface greater than the thickness of the inner wings of said member.
  • the tenon of the splint has, in its connection zone to the base, a groove device of rounded profile, connecting to the upper face of the base which is used to support the terminal lower face of the frame belonging to the lower frame element.
  • This peripheral groove reduces the stress concentration coefficient, in the connection zone between the lower part of the post and the part upper side of the splint.
  • FIG. 1 represents two consecutive mast elements 1, superimposed, belonging to a tower crane mast.
  • Each mast element 1 has a generally square horizontal section, and it includes four corner members 2, arranged vertically and joined two by two, on the four lateral faces of the mast element 1, by a triangulation composed of horizontal crosspieces 3 and diagonals 4.
  • Each frame 2 is advantageously formed by two angles joined by welding, along their longitudinal edges, so as to constitute a tubular profile with a substantially square horizontal section, whose orientation is similar to that of the square section of the element mast 1.
  • the members 2 of the mast elements 1 thus have open upper and lower ends, and they are joined to the splint means 5, belonging to the removable assembly device subject of the invention.
  • Each splint 5, shown in detail on the Figure 2 is a molded or forged piece of weldable mechanical steel, which includes a tenon-shaped upper part 6, and a part lower 7 in the form of a base.
  • the upper part 6 forming a tenon has a section horizontal of generally square shape, its upper end having a central point 8 and chamfers 9.
  • This upper part 6 of the splint 5 has two identical and superimposed bores 10 and 11, made in two horizontal orthogonal directions.
  • the axis geometrical of the lower bore 10 cuts the two perpendicularly opposite vertical faces 12 of tenon 6, from one face to the other, and the axis geometric of the upper bore 11 cuts the two perpendicularly other opposite lateral faces 13, from one face to the other.
  • the axes geometrical of the two bores 10 and 11 are vertically offset, one relative to each other, from a height greater than the diameter of these bores.
  • Each of the bores 10 and 11 has, in the direction of its geometric axis, two successive parts of diameters slightly distinct, separated from each other by an inner annular shoulder, 14 and 15 respectively.
  • the tenon 6 has, on one of its vertical edges, a clearance forming a flat 16, designed to receive inscriptions of identification of the splint 5 and of its characteristics, with a view to its "traceability".
  • the pin 6 has at its base, in its zone of connection to the base 7, a peripheral groove 17 of rounded profile, of which the shape and dimensions make it possible to reduce the coefficient of concentration of stresses at the connection between the lower part of the tenon 6 and the upper part of the base 7.
  • the base 7 has a horizontal section of general shape square, larger than the section of the tenon 6, and it has a recess central 18, which opens at the base of this base 7.
  • the recess 18 of the base 7 has the shape of a truncated warhead, so that this base 7 has a horizontal section of material which passes gradually from a maximum value, at the top of the base 7, to a minimum value, at the base of this base 7.
  • the horizontal upper face 19 of the base 7, surrounding the groove 17, is erected and constitutes a perfectly flat bearing surface for the lower end face of the frame 2 of the mast element 1 upper, itself erect (see also Figure 3). Note that, on the side of the two inner wings of this frame 2, the upper face 19 of the base 7 has a width L greater than the thickness of the inner wings of said member 2.
  • the horizontal lower face 20 of the base 7 is welded, in particular by sparking, on the upper terminal face of the frame 2 of the lower mast element 1.
  • the four lateral faces of the base 7 comprise two faces outer side 21 (i.e. the faces which appear on the side exterior of the mast element 1), and two interior lateral faces 22. Given the pointed shape of the recess 18, all of these faces side 21 and 22 have a decreasing thickness, from top to bottom.
  • the two outer lateral faces 21 of the base 7 have, at their base, thickness e identical to that of the outer wings corresponding to the frame 2 of the mast element 1.
  • These faces lateral lateral 21 constitute reference surfaces, arranged in perfect continuity with the corresponding surfaces of the member 2 of the mast element 1.
  • the two inner lateral faces 22 of the base 7 have, at their base, thickness E greater than that of the inner wings corresponding to the frame 2 of the mast element 1. This thickness E more important to compensate for the dispersion of dimensions transverse of the membrane 2, in particular in the case where it is formed by the union of two angles, and it guarantees a section of optimal welding for flash welding of socket 7 on the face upper end of the frame 2 of the lower mast element 1.
  • the upper mast element 1 When mounting the crane, the upper mast element 1 is brought above the lower mast element 1, so that the four tenons 6 of the lower mast element 1 engage in the lower ends of the four corresponding frames 2 of the upper mast element 1.
  • the lower end of each frame 2 of the upper mast element 1 rests on the face upper 19 of the base 7 of the corresponding joint 5, welded to a frame 2 of the lower mast element 1.
  • Each connecting axis 25 or 26 successively comprises, from one end to the other: an enlarged head, one more cylindrical part large diameter (corresponding to the part of larger diameter of the bore 10 or 11 of the post 6), a smaller cylindrical part diameter (corresponding to the smallest part of the bore 10 or 11), and a frustoconical end part.
  • Removable parts are still provided for immobilization in translation and possibly in rotation of each connecting axis 10 or 11. A more detailed description of these provisions can be found in the French patent application cited above No. 2,680,813.
  • the recess in the shape of a warhead truncated 18 of the base 7 makes it possible to obtain a stress gradient homogeneous, between the smallest horizontal section (at the base of the base) and the strongest horizontal section (at the top of the base).
  • each mast element 1 comprising, as described above, four fishplates 5 whose bases 7 are welded to the tops of the four members 2 of this mast element 1.
  • the connecting pins 25 and 26 are dismantled, after removing their immobilization means, which authorizes the lifting of the members 2 belonging to the upper mast element 1, and their dislocation relative to the pins 6 of the fishplates 5, which remain in place at the tops of the members 2 of the lower mast element 1.

Landscapes

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Abstract

Ce dispositif réalise l'assemblage démontable, "bout à bout", de membrures (2) de configuration creuse, appartenant à deux éléments de charpente (1) superposables, tels que des éléments de mât d'une grue à tour. Le dispositif comprend des éclisses (5), dont la partie inférieure en forme du culot (7) est soudée au sommet d'une membrure (2) appartenant à un élément de charpente (1) inférieur, et dont la partie supérieure en forme de tenon (6) est introduite dans la partie inférieure d'une membrure (2) appartenant à un élément de charpente (1) supérieur. Le tenon (6) comporte deux alésages transversaux orthogonaux (10, 11), traversés par des axes de liaison démontables (25, 26).

Description

La présente invention concerne un dispositif d'assemblage démontable, destiné à assurer la liaison "bout à bout" entre des membrures d'éléments de charpente métallique en treillis. Cette invention s'applique, de façon préférentielle, à la liaison d'éléments de mât d'une grue à tour, utilisable sur les chantiers de construction de bâtiments.
La tour d'une telle grue est souvent constituée d'éléments de mât superposables, appelés à être fréquemment assemblés entre eux, ou séparés les uns des autres, selon que l'on désire monter ou réhausser la grue, ou la démonter. Les éléments de mât, habituellement de section horizontale carrée, sont constitués chacun par quatre membrures d'angle verticales, réunies deux à deux par une triangulation composée de traverses horizontales et de diagonales. Lorsque la grue est montée, les éléments de mât sont disposés verticalement les uns au-dessus des autres, et ils sont reliés rigidement les uns aux autres par leurs membrures d'angle. Les liaisons "bout à bout" réalisées entre ces membrures d'angle doivent assurer la continuité des montants du mât, ainsi que la transmission des efforts longitudinaux et transversaux provenant des diverses sollicitations.
L'assemblage entre les membrures de deux éléments de mât consécutifs est réalisé le plus souvent par des dispositifs d'éclissage, qui utilisent des pièces de liaison formant double tenon, reliées par des axes à la partie inférieure de la membrure de l'élément de mât supérieur, et à la partie supérieure de la membrure correspondante de l'élément de mât inférieur.
Un dispositif d'assemblage particulier, décrit dans la demande de brevet français N° 2 680 813 au nom de Demandeur, utilise, pour l'assemblage "bout à bout" de membrures de configuration creuse, une éclisse intérieure de section transversale adaptée, notamment carrée. La fixation de l'éclisse sur chaque membrure est assurée par deux axes de liaison orthogonaux, qui traversent des alésages ménagés dans l'éclisse et dans la membrure. La fixation de l'éclisse à la partie inférieure de la membrure de l'élément de mât supérieur est ainsi réalisée par deux axes de liaison orthogonaux démontables. Par contre, la fixation de l'éclisse à la partie supérieure de la membrure de l'élément de mât inférieur est réalisée par deux autres axes de liaison orthogonaux qui sont montés à demeure, chaque axe de liaison possédant une tête maintenue par une plaque d'arrêt, soudée sur un plat de matage lui-même préalablement soudé à l'extérieur de la membrure de l'élément de mât inférieur, au niveau d'un alésage traversé par l'axe de liaison considéré. L'éclisse est ainsi fixée de façon permanente au sommet de la membrure de l'élément de mât inférieur, par un montage préalable effectué en usine ; la fixation démontable, à réaliser sur le chantier d'utilisation de la grue à tour, concerne uniquement la liaison entre l'éclisse et la membrure de l'élément de mât supérieur.
Cette réalisation connue reste relativement complexe, compte tenu du nombre de pièces (axes de liaison, plaques d'arrêt d'axe, plats de matage), et par conséquent du nombre d'opérations nécessaires à la liaison de la partie basse de l'éclisse avec la membrure de l'élément de mât inférieur, alors qu'il s'agit ici de réaliser seulement une liaison rigide permanente. La fiabilité de cette liaison à pièces multiples reste perfectible car, chaque pièce ayant son propre taux de fiabilité, la fiabilité globale d'un tel assemblage qui combine plusieurs pièces est inférieure à la fiabilité de chaque pièce. Les trous d'axes, ménagés dans l'éclisse et la membrure, ainsi que les plats de matage soudés, induisent une hétérogénéité du gradient de contraintes dans la partie supérieure de la membrure liée à l'éclisse. La liaison réalisée entre l'éclisse et le sommet de cette membrure est aussi cause d'usure et de jeu, dus au phénomène de "fretting corrosion". Les axes de liaison, et le corps de l'éclisse, sont aussi sujets à la corrosion.
Ainsi, le dispositif d'assemblage démontable connu, ici évoqué, conserve encore divers inconvénients, que la présente invention se propose de supprimer. L'invention a donc pour but de simplifier ce dispositif d'assemblage et de le rendre plus fiable, par une réduction du nombre des pièces constitutives du dispositif et des opérations à exécuter, tout en améliorant la qualité et la longévité de l'assemblage.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'assemblage démontable destiné à assurer la liaison "bout à bout" entre des membrures d'éléments de charpente en treillis, les membrures étant de configuration creuse, le dispositif étant constitué essentiellement par des éclisses comprenant chacune une partie supérieure en forme de tenon, et une partie inférieure en forme de culot, la partie supérieure formant tenon possédant une section transversale adaptée à la section intérieure creuse des membrures, et comportant au moins deux alésages transversaux décalés, et réalisés suivant des directions orthogonales, qui sont prévus pour être traversées par des axes de liaison démontables, aussi introduits au travers d'alésages ménagés dans la partie inférieure d'une membrure appartenant à un élément de charpente supérieur, et emboítée sur le tenon, tandis que la partie inférieure en forme de culot, de section transversale plus grande que celle du tenon, est prévue pour être soudée, par sa face inférieure, sur la partie supérieure d'une membrure appartenant à un élément de charpente inférieur.
Le dispositif d'assemblage proposé comprend ainsi des éclisses, qui d'une part sont fixées de façon permanente, par soudage, sur les sommets des membrures de l'élément de charpente inférieur, et sur lesquelles, d'autre part, s'emboítent les parties inférieures des membrures correspondantes de l'élément de charpente supérieur, des axes démontables assurant une liaison rigide, mais non permanente, entre les parties inférieures des membrures de l'élément de charpente supérieur et les tenons des éclisses correspondantes.
Dans le cas de l'application de l'invention à la liaison d'éléments de mât d'une grue à tour, les éclisses sont soudées par leurs culots sur les sommets des membrures d'angle d'un élément de mât inférieur, et les tenons de ces éclisses sont prévus pour être introduits dans les parties inférieures des membrures d'angle d'un élément de mât supérieur. Bien entendu, l'élément de mât supérieur joue aussi le rôle d'élément de mât inférieur, vis-à-vis d'un autre élément de mât qui lui est superposé.
Avantageusement, chaque éclisse est une pièce moulée ou forgée en acier mécanique soudable. Le culot de cette éclisse peut notamment être soudé sur la partie supérieure de la membrure, appartenant à l'élément de charpente inférieur, par soudage par étincelage.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le culot de l'éclisse présente un évidement central, en forme d'ogive tronquée, qui débouche à la base du culot, de sorte que ce culot possède une section de matière qui décroít de façon continue de son sommet à sa base, les faces latérales du culot possédant ainsi une épaisseur décroissante, de haut en bas. L'évidement en forme d'ogive tronquée permet d'obtenir un gradient de contraintes homogène, entre la section la plus faible, à la base du culot, et la section la plus forte, au sommet du culot.
Dans un mode d'exécution particulier, les faces latérales de l'éclisse comprennent deux faces latérales extérieures, dont l'épaisseur minimale, mesurée à la base du culot, est identique à celle des ailes correspondantes de la membrure, appartenant à la membrure de l'élément de charpente inférieur, sur laquelle est soudé ce culot, et deux faces latérales intérieures, dont l'épaisseur minimale, mesurée à la base du culot, est supérieure à celle des ailes de la même membrure. Ainsi, les deux faces latérales extérieures constituent des faces de référence, destinées à assurer une parfaite continuité avec celles de la membrure de l'élément de charpente inférieur, alors que les deux faces latérales intérieures, d'épaisseur supérieure, sont prévues pour pallier la dispersion des cotes transversales de la membrure, notamment dans le cas où celle-ci est réalisée par soudage de deux cornières suivant leurs bords longitudinaux ; les faces latérales intérieures d'épaisseur supérieure garantissent ainsi une section de soudage optimale, notamment pour un soudage par étincelage du culot sur le sommet de la membrure. Les expressions "faces latérales extérieures" et "faces latérales intérieures" désignent ici, respectivement, les deux faces latérales du culot qui apparaissent du côté extérieur de l'élément de charpente concerné (tel qu'élément de mât), et les deux autres faces latérales du culot qui apparaissent du côté intérieur de l'élément de charpente concerné, le culot présentant au total quatre faces latérales, correspondant aux quatre côtés de sa section horizontale carrée.
La face supérieure du culot de l'éclisse forme avantageusement, pour les ailes intérieures de la membrure appartenant à l'élément de charpente supérieur, une surface d'appui de largeur supérieure à l'épaisseur des ailes intérieures de ladite membrure.
Selon une disposition complémentaire avantageuse, le tenon de l'éclisse comporte, dans sa zone de raccordement au culot, une gorge périphérique de profil arrondi, se raccordant à la face supérieure du culot qui sert à l'appui de la face inférieure terminale de la membrure appartenant à l'élément de charpente inférieur. Cette gorge périphérique permet de diminuer le coefficient de concentration de contraintes, dans la zone de raccordement entre la partie inférieure du tenon et la partie supérieure du culot de l'éclisse.
Dans l'ensemble, l'invention fournit ainsi un dispositif d'assemblage "optimisé", qui comporte en particulier, par rapport aux dispositifs connus évoqués plus haut, les avantages suivants :
  • Simplification de la structure de la partie inférieure de l'éclisse, par diminution du nombre de pièces constitutives (suppression des axes de liaison, des plats de matage, des pièces d'arrêt d'axe), et par conséquent réduction du nombre d'opérations de fabrication et de liaison nécessaires.
  • Sécurisation de l'assemblage, du fait de la diminution du nombre de pièces constitutives.
  • Gradient de contraintes plus homogène dans la partie supérieure de la membrure appartenant à l'élément de charpente inférieur, sur laquelle est soudée l'éclisse, par suppression des trous d'axes et des plats de matage.
  • Excellente reprise des efforts de compression par la face supérieure usinée du culot, notamment du fait que celle-ci présente, du côté intérieur, une largeur supérieure à l'épaisseur des ailes intérieures de la membrure supérieure, ce qui pallie tout risque de dispersion.
  • Possibilité de souder les éclisses sur des membrures en aciers de caractéristiques hétérogènes, par le procédé de soudage par étincelage qui ne nécessite pas de préparation particulière des surfaces à souder, ce procédé de soudage pouvant en outre être automatisé de manière à obtenir une qualité constante et reproductible.
  • Diminution de l'usure et du jeu par "fretting corrosion", par suppression de la liaison par axes de la partie inférieure de l'éclisse avec la partie supérieure de la membrure appartenant à l'élément de charpente inférieur.
  • Suppression de la corrosion de la partie inférieure de l'éclisse.
  • Possibilité de traitement de surface (peinture) de la partie intérieure de la membrure en une seule opération.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce dispositif d'assemblage de membrures de charpente métallique en treillis, appliquée à la liaison d'éléments de mât d'une grue à tour :
  • Figure 1 est une vue en perspective montrant deux éléments de mât d'une grue à tour (l'un étant représenté partiellement), dont les membrures sont assemblées par le dispositif de la présente invention ;
  • Figure 2 est une vue en perspective montrant, à plus grande échelle, l'éclisse de ce dispositif d'assemblage ;
  • Figure 3 est une vue en coupe verticale de la zone de jonction de deux membrures, assemblées par le dispositif de la présente invention.
    • La figure 1 représente deux éléments de mât 1 consécutifs, superposés, appartenant à un mât de grue à tour. Chaque élément de mât 1 présente une section horizontale de forme générale carrée, et il comprend quatre membrures d'angle 2, disposées verticalement et réunies deux à deux, sur les quatre faces latérales de l'élément de mât 1, par une triangulation composée de traverses horizontales 3 et de diagonales 4. Chaque membrure 2 est formée avantageusement par deux cornières réunies par soudage, suivant leurs bords longitudinaux, de manière à constituer un profilé tubulaire de section horizontale sensiblement carrée, dont l'orientation est similaire à celle de la section carrée de l'élément de mât 1.
    Les membrures 2 des éléments de mât 1 présentent ainsi des extrémités supérieures et inférieures ouvertes, et elles sont assemblées au moyen d'éclisses 5, appartenant au dispositif d'assemblage démontable faisant l'objet de l'invention. Chaque éclisse 5, représentée en détail sur la figure 2, est une pièce moulée ou forgée en acier mécanique soudable, qui comprend une partie supérieure 6 en forme de tenon, et une partie inférieure 7 en forme de culot.
    La partie supérieure 6 formant tenon possède une section horizontale de forme générale carrée, son extrémité supérieure présentant une pointe centrale 8 et des chanfreins 9. Cette partie supérieure 6 de l'éclisse 5 comporte deux alésages 10 et 11 identiques et superposés, réalisés suivant deux directions horizontales orthogonales. L'axe géométrique de l'alésage inférieur 10 coupe perpendiculairement les deux faces verticales opposées 12 du tenon 6, d'une face à l'autre, et l'axe géométrique de l'alésage supérieur 11 coupe perpendiculairement les deux autres faces latérales opposées 13, d'une face à l'autre. Les axes géométriques des deux alésages 10 et 11 sont décalés verticalement, l'un par rapport à l'autre, d'une hauteur supérieure au diamètre de ces alésages. Chacun des alésages 10 et 11 possède, dans la direction de son axe géométrique, deux parties successives de diamètres légèrement distincts, séparées l'une de l'autre par un épaulement annulaire intérieur, respectivement 14 et 15.
    Le tenon 6 comporte, sur l'une de ses arêtes verticales, un dégagement formant un méplat 16, prévu pour recevoir des inscriptions d'identification de l'éclisse 5 et de ses caractéristiques, en vue de sa "traçabilité".
    Enfin, le tenon 6 comporte à sa base, dans sa zone de raccordement au culot 7, une gorge périphérique 17 de profil arrondi, dont la forme et les dimensions permettent de diminuer le coefficient de concentration de contraintes au raccordement entre la partie inférieure du tenon 6 et la partie supérieure du culot 7.
    Le culot 7 possède une section horizontale de forme générale carrée, plus grande que la section du tenon 6, et il présente un évidement central 18, qui débouche à la base de ce culot 7. L'évidement 18 du culot 7 possède la forme d'une ogive tronquée, de telle sorte que ce culot 7 possède une section de matière horizontale qui passe progressivement d'une valeur maximale, au sommet du culot 7, à une valeur minimale, à la base de ce culot 7.
    La face supérieure horizontale 19 du culot 7, entourant la gorge 17, est dressée et constitue une surface d'appui parfaitement plane pour la face inférieure terminale de la membrure 2 de l'élément de mât 1 supérieur, elle-même dressée (voir aussi figure 3). On notera que, du côté des deux ailes intérieures de cette membrure 2, la face supérieure 19 du culot 7 possède une largeur L supérieure à l'épaisseur des ailes intérieures de ladite membrure 2.
    La face inférieure horizontale 20 du culot 7 est soudée, notamment par étincelage, sur la face supérieure terminale de la membrure 2 de l'élément de mât 1 inférieur.
    Les quatre faces latérales du culot 7 comprennent deux faces latérales extérieures 21 (c'est-à-dire les faces qui apparaissent du côté extérieur de l'élément de mât 1), et deux faces latérales intérieures 22. Compte tenu de la forme en ogive de l'évidement 18, toutes ces faces latérales 21 et 22 ont une épaisseur décroissante, de haut en bas.
    Les deux faces latérales extérieures 21 du culot 7 ont, à leur base, une épaisseur e identique à celle des ailes extérieures correspondantes de la membrure 2 de l'élément de mât 1. Ces faces latérales extérieures 21 constituent des surfaces de référence, disposées en parfaite continuité avec les surfaces correspondantes de la membrure 2 de l'élément de mât 1.
    Les deux faces latérales intérieures 22 du culot 7 ont, à leur base, une épaisseur E supérieure à celle des ailes intérieures correspondantes de la membrure 2 de l'élément de mât 1. Cette épaisseur E plus importante permet de compenser la dispersion des dimensions transversales de la membrane 2, notamment dans le cas où celle-ci est formée par la réunion de deux cornières, et elle garantit une section de soudage optimale pour le soudage par étincelage du culot 7 sur la face supérieure terminale de la membrure 2 de l'élément de mât 1 inférieur.
    Quatre éclisses 5 étant ainsi soudées par leurs culots 7 sur les sommets des membrures 2 de l'élément de mât 1 inférieur, on obtient un élément de mât 1 pourvu, à son sommet, de quatre tenons 6 tournés vers le haut.
    Lors du montage de la grue, l'élément de mât 1 supérieur est amené au-dessus de l'élément du mât 1 inférieur, de telle sorte que les quatre tenons 6 de l'élément de mât 1 inférieur s'engagent dans les extrémités inférieures des quatre membrures 2 correspondantes de l'élément de mât 1 supérieur. La face inférieure terminale de chaque membrure 2 de l'élément de mât 1 supérieur prend appui sur la face supérieure 19 du culot 7 de l'éclisse 5 correspondante, soudée à une membrure 2 de l'élément de mât 1 inférieur.
    Lorsque les extrémités inférieures des membrures 2 de l'élément de mât 1 supérieur sont ainsi emboítées sur les tenons 6 des éclisses 5 de l'élément de mât 1 inférieur, les alésages 10 et 11 de ces tenons 6 sont alignés avec des alésages correspondants 23 ménagés dans les ailes des membrures 2 de l'élément de mât 1 supérieur, vers l'extrémité inférieure de ces membrures 2, où des plats de matage 24 servant de renforts sont soudés autour des alésages 23. L'assemblage entre le tenon 6 d'une éclisse 5, et l'extrémité inférieure de la membrure 2 correspondante de l'élément de mât 1 supérieur, est réalisé au moyen de deux axes de liaison 25 et 26 (voir aussi figure 1). Le premier axe de liaison 25 est introduit dans l'alésage inférieur 10 du tenon 6, et il traverse aussi les alésages 23 de la membrure 2, alignés alors avec l'alésage 10. Le second axe de liaison 26, orthogonal au premier, est introduit dans l'alésage supérieur 11 du tenon 6, et il traverse aussi les alésages 23 de la membrure 2, alignés alors avec l'alésage 10.
    Chaque axe de liaison 25 ou 26 comporte successivement, d'une extrémité à l'autre : une tête élargie, une partie cylindrique de plus grand diamètre (correspondant à la partie de plus grand diamètre de l'alésage 10 ou 11 du tenon 6), une partie cylindrique de plus petit diamètre (correspondant à la partie de plus petit diamètre de l'alésage 10 ou 11), et une partie terminale tronconique. Des organes amovibles sont encore prévus pour l'immobilisation en translation et éventuellement en rotation de chaque axe de liaison 10 ou 11. Une description plus détaillée de ces dispositions peut être trouvée dans le demande de brevet français précitée N° 2 680 813.
    Une fois l'assemblage réalisé, l'évidement en forme d'ogive tronquée 18 du culot 7 permet d'obtenir un gradient de contraintes homogène, entre la section horizontale le plus faible (à la base du culot) et la section horizontale la plus forte (au sommet du culot).
    Bien entendu, dans le cadre du montage d'une grue à tour, les mêmes opérations d'assemblage sont répétées pour tous les éléments de mât superposés, chaque élément de mât 1 comportant, comme décrit ci-dessus, quatre éclisses 5 dont les culots 7 sont soudés aux sommets des quatre membrures 2 de cet élément de mât 1.
    Pour séparer sur le chantier deux éléments de mât 1 superposés, on démonte les axes de liaison 25 et 26, après retrait de leurs moyens d'immobilisation, ce qui autorise le soulèvement des membrures 2 appartenant à l'élément de mât 1 supérieur, et leur déboítement relativement aux tenons 6 des éclisses 5, lesquelles restent en place aux sommets des membrures 2 de l'élément de mât 1 inférieur.
    L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que définie dans les revendications :
    • en modifiant le détail des formes de l'éclisse ;
    • en réalisant le soudage du culot de l'éclisse sur la partie supérieure de la membrure de l'élément de mât inférieur par tout autre procédé de soudage approprié, tel que soudage électrique à l'arc, soudage par résistance ou soudage au laser ;
    • en appliquant le dispositif à tout assemblage de membrures d'éléments de charpente métallique en treillis, dans des domaines techniques autres que celui des grues à tour.

    Claims (8)

    1. Dispositif d'assemblage démontable, destiné à assurer la liaison "bout à bout" entre des membrures (2) d'éléments de charpente métallique en treillis (1), les membrures (2) étant de configuration creuse, caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement par des éclisses (5) comprenant chacune une partie supérieure (6) en forme de tenon, et une partie inférieure (7) en forme de culot, la partie supérieure formant tenon (6) possédant une section transversale adaptée à la section intérieure creuse des membrures (2), et comportant au moins deux alésages transversaux (10,11) décalés, et réalisés suivant des directions orthogonales, qui sont prévus pour être traversés par des axes de liaison démontables (25,26), aussi introduits au travers d'alésages (23) ménagés dans la partie inférieure d'une membrure (2) appartenant à un élément de charpente (1) supérieur, et emboítée sur le tenon (6), tandis que la partie inférieure en forme de culot (7), de section transversale plus grande que celle du tenon (6), est prévue pour être soudée, par sa face inférieure (20), sur la partie supérieure d'une membrure (2) appartenant à un élément de charpente (1) inférieur.
    2. Dispositif d'assemblage de membrures de charpente métallique en treillis selon la revendication 1, caractérisé en ce que le culot (7) de l'éclisse (5) présente un évidement central (18), en forme d'ogive tronquée, qui débouche à la base du culot (7), de sorte que ce culot (7) possède une section de matière qui décroít de son sommet à sa base, les faces latérales (21, 22) du culot (7) possédant ainsi une épaisseur décroissante, de haut en bas.
    3. Dispositif d'assemblage de membrures de charpente métallique en treillis selon la revendication 2, caractérisé en ce que les faces latérales du culot (7) de l'éclisse (5) comprennent deux faces latérales extérieures (21), dont l'épaisseur minimale (e), mesurée à la base du culot (7), est identique à celle des ailes correspondantes de la membrure (2), appartenant à l'élément de charpente (1) inférieur, sur laquelle est soudé ce culot (7), et deux faces latérales intérieures (22), dont l'épaisseur minimale (E), mesurée à la base du culot (7), est supérieure à celle des ailes de la même membrure (2).
    4. Dispositif d'assemblage de membrures de charpente métallique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la face supérieure (19) du culot (7) de l'éclisse (5) forme, pour les ailes intérieures de la membrure (2) appartenant à l'élément de charpente (1) supérieur, une surface d'appui de largeur (L) supérieure à l'épaisseur (e) des ailes intérieures de ladite membrure (2).
    5. Dispositif d'assemblage de membrures de charpente métallique en treillis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tenon (6) de l'éclisse (5) comporte, dans sa zone de raccordement au culot (7), une gorge périphérique (17) de profil arrondi, se raccordant à la face supérieure (19) du culot (7) qui sert à l'appui de la face inférieure terminale de la membrure (2) appartenant à l'élément de charpente (1) supérieur.
    6. Dispositif d'assemblage de membrures de charpente métallique en treillis selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'éclisse (5) est une pièce moulée ou forgée en acier mécanique soudable.
    7. Dispositif d'assemblage de membrure de charpente métallique en treillis selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le culot (7) de l'éclisse (5) est soudé sur la partie supérieure de la membrure (2), appartenant à l'élément de charpente (1) inférieur, par soudage par étincelage.
    8. Dispositif d'assemblage de membrures de charpente métallique en treillis selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la liaison d'éléments de mât (1) d'une grue à tour, les éclisses (5) étant soudées par leurs culots (7) sur les sommets des membrures d'angle (2) d'un élément de mât (1) inférieur, et les tenons (6) de ces éclisses (5) étant prévus pour être introduits dans les parties inférieures des membrures d'angle (2) d'un élément de mât (1) supérieur.
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