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EP1135565A1 - Systemes structurels triangules en bois, tels que charpentes, ponts, planchers - Google Patents

Systemes structurels triangules en bois, tels que charpentes, ponts, planchers

Info

Publication number
EP1135565A1
EP1135565A1 EP99950859A EP99950859A EP1135565A1 EP 1135565 A1 EP1135565 A1 EP 1135565A1 EP 99950859 A EP99950859 A EP 99950859A EP 99950859 A EP99950859 A EP 99950859A EP 1135565 A1 EP1135565 A1 EP 1135565A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reinforcement
wooden
panel
type
planks
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
EP99950859A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1135565B1 (fr
Inventor
Jean-Luc Sandoz
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of EP1135565A1 publication Critical patent/EP1135565A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1135565B1 publication Critical patent/EP1135565B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/12—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members
    • E04C3/16—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members with apertured web, e.g. trusses
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/12—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members
    • E04C3/17—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members with non-parallel upper and lower edges, e.g. roof trusses

Definitions

  • Wood is a material widely used in construction, and with which it is possible to produce a whole series of load-bearing systems having their own mechanical properties, and making it possible to support all levels and all types of loads.
  • the different wooden load-bearing systems are posts and beams, triangulated systems, articulated systems, gantries, beam grids, shells and elements functioning as plates.
  • the triangulated system is the most universal, because it allows to take up very large loads, while being very simple to build. As an indication, the triangulated system is causing farm systems used in Europe and which have been developed since the 12th century and are still used today.
  • the triangulated wooden systems are to be classified into two main families illustrated schematically in Figures 1 to 6 attached.
  • the first system called “parallel frame system”, illustrated by FIGS. 1 to 3, is used for example for bridges or horizontal floor systems.
  • Such a system consists of:
  • the assembly thus produced rests on at least two supports (5). To reduce internal stresses, it is sometimes possible to add supports inside the system, but this is not always possible.
  • the “triangle-shaped” systems, as illustrated by FIGS. 4 to 6, are generally used to make the roof frames and make it possible to give the slope to the latter.
  • the elements involved in the realization of such systems consist of one or two rafters (6), a tie (7), diagonals (8) and possibly one or more uprights (9).
  • Such assemblies rest on supports (5) disposed at each end of the tie rod (7).
  • the invention relates to this technical sector and relates more particularly to the production of a new type of support system both with parallel members and in the shape of a triangle, which, while having high mechanical characteristics, make it possible to reduce the costs of production and is easily adaptable according to the characteristics desired for each particular application (load to be supported, dimensions of the system ).
  • the first node in the case of frames, links, tie rods (7), crossbowmen (6) and diagonals (8), is made with solid wood or glued laminated wood pieces, according to the needs of section and the knot is made by means of metal fittings for systems with high inertia, or sometimes even simply glued for floor systems with lower inertia.
  • German patent DE 3 910 027 proposes a solution with two-layer dies and a triangulation system with plank or compound diagonals positioned in the core. However, such a solution does not make it possible to strengthen the most stressed nodes.
  • this solution has boards in the central layer which are nailed between the two boards of the other members. This nailing tends to cause the central board to crack because the distance from the loaded edge, parallel to the fibers, is too small. This central plank core is therefore of poor performance in terms of its assembly.
  • this central core is forced to fill all the space between the external members, since it only has rigidity on one axis, its longitudinal axis.
  • This core therefore constitutes a global zone between the external members, and does not allow local reinforcement, adjusted for a single connecting node. It does not allow the optimization of the node, neither in performance (fragility in nailing), nor in economy of material (full area, compared to local area).
  • the different beams are produced on the site itself by nailing at least three elementary planks, nailed to each other, and they are characterized in that : - the three elementary boards constituting each beam are of the same thickness;
  • the solution according to the invention also makes it possible to reduce the bending moments in the joint since the reinforcement itself absorbs the bending since the “plate” type reinforcement has very high rigidity since it works in both directions of his plan.
  • Such a reinforcement makes it possible to take up the shearing forces of the internal beams, such as for example the shearing between a compressed diagonal and a tensioned beam, at the level of the node, by mechanically relieving the external beam as much.
  • This reinforcement can be more or less isotropic depending on the forces to be taken up.
  • the beams used in the production of a system according to the invention will consist of at least three layers, the reinforcements therefore being positioned at the level of the central layer, which allows double shearing of the through nails by compared to the reinforcement that would be exposed outside the system, as is often the case.
  • the two end posts will also consist of three layers nailed together, the central layer not being constituted by a board, but by a wooden structural element of microlame type extending beyond the ends of the two lateral boards as well as towards the inside of the structure in order to form tenons capable of receiving the mortises of the other beams of the system.
  • the reinforcement can either be positioned only in the central position, or can be doubled and then being positioned in the layers (two) and (four).
  • the structural system according to the invention is characterized in that the number of planks entering into the constitution of each layer is odd and is greater than three, five for example, a reinforcement being positioned at each node in the even layers.
  • the ribs or reinforcing plates are arranged at least at the support zones where the forces are maximum. Possibly, the internal forces being lower in the uprights and diagonals, the assemblies of the triangulated system can possibly be carried out conventionally by a simple assembly of the “tenon / mortise” type, the tenon being formed by the offset towards the outside of the board. central, and the mortise by the spacing between two elementary planks constituting the central plank.
  • the reinforcement or rib is fixed over its entire perimeter to the other beams (tie rods, crossbowmen, uprights or diagonals) by simple nailing, which is the most economical solution and which has the advantage of being semi- rigid allowing the entire plate to be stressed, after deformation of the edge connectors.
  • FIG. 7 is a schematic elevational view of a system with parallel members produced in accordance with the invention.
  • FIG. 8 is a detailed exploded perspective view of the circled area of Figure 7 showing the production of the assembly nodes at the support;
  • FIG. 9 is a schematic perspective view showing a frame produced according to the invention with nailing of the various elements together;
  • FIG. 10 is an exploded view, in perspective, of the realization of the nodes at the end support area and the central upright with the tie and the diagonal of the frame.
  • the elementary planks used in the constitution of each beam are solid planks whose cross section is generally between 10 and 30 cm in width for 3 to 8 cm in thickness.
  • planks For structures that can represent a very high resistance, individual planks can be recomposed into larger sections.
  • the length of said boards can be variable and depends on the systems to be produced and will for example be between four to eight meters.
  • the concrete examples of embodiment which follow will allow a better understanding of the invention.
  • each beam consists of three elementary planks (10,11,12 ).
  • the intermediate board (10) is offset with respect to the ends of the side boards (11,12), and this, in this case, by a distance of approximately 50 cm thus allowing to provide at each end a recess forming a mortise (13).
  • the diagonals (4) are produced in a similar manner from three boards and also have a mortise at their end.
  • the internal uprights (M) are made in a similar way.
  • the post (3) is, in turn, made up of two external planks (14) between which is inserted, over its entire length, a third plank (15), intended to constitute the panel-type reinforcement positioned in the core and which is formed of a microlame type structural panel having a thickness of 4 cm, the external boards (14) also having a thickness of 4 cm.
  • This panel (15) projects at each end with respect to the side boards (14,15) and forms a tenon having a height of 20 cm therefore corresponding to the width of the boards (10,11,12) constituting the dies, and a length 50 cm corresponding to the length of the mortise (13) provided at the ends of the beams constituting the dies.
  • the reinforcement plate (15) extends over the entire surface of the system at each end at the level of the supports (5), it could possibly be envisaged to produce reinforcement plates only at each end , the central part of the post (3) then being constituted by an additional board, set back from the ends of the side boards.
  • connection is also carried out by inserting, at the level of the junction zones, additional plates.
  • Each of the elements therefore comprises at the junction zone a mortise intended to receive the reinforcing element.
  • the assembly could be carried out without reinforcing element and the ends of the uprights (M) and diagonals (4) will have the shape of a tenon formed by the offset towards the outside of the central board while the dies or members (1,2) will include, along their length, mortises obtained by making the internal plank (10) by means of elementary planks spaced from each other by a length corresponding to the tenon of the ends.
  • FIGS. 9 and 10 Such an embodiment according to the invention is illustrated in FIGS. 9 and 10 and corresponds to the general structure which is the subject of FIG. 4, it being understood that structures of the type could be produced in a similar manner illustrated by figures 5 and 6.
  • This structure is also made from boards having a section of 20 cm x 4 cm.
  • the central plate (21) is, at the ends, set back relative to the ends of the side boards, so as to form at this level a mortise (24) capable of receiving a reinforcing element.
  • the reinforcement insert (20) is of triangular shape, the base of which has a length of 700 mm and a height of 400 mm. .
  • mortises are provided at each end of the diagonals (8) and uprights (9), and this by shifting the layer internal with respect to the ends of the side planks, the mortise in the tie rod (7) being, for its part, obtained by producing the central plank from elementary planks spaced from one another.
  • connection between the various constituents is obtained by nailing and the reinforcements (20) of the nodes, the junction of which is produced from a panel constituted by a wooden structural element of microlame type having a thickness of 4 cm.
  • each beam makes it possible to increase the surface of the nailing zones reinforcing the structure.
  • Such an interface panel also regulates the bending moments in the articulation on the dies in the case of a system with parallel or triangulated members since the reinforcement itself absorbs bending; it thus absorbs the shear between the internal beams arriving in the node by mechanically relieving the external beam.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)
  • Floor Finish (AREA)
  • Panels For Use In Building Construction (AREA)

Abstract

Systèmes à structures triangulées en bois. Chaque poutre (1)(2)(3)(4)(M) est construite à partir d'au moins trois planches élémentaires (10,11,12), clouées les unes aux autres, la planche (10) située dans la partie centrale étant décalée par rapport aux extrémités des planches latérales (11,12), et ce de manière à former, à ce niveau, des tenons et/ou mortaises (13) permettant d'inclure, au niveau des zones de jonction formant un noeud, un renforcement (15) de type panneau, positionné dans l'âme, et dont les surfaces de cisaillement correspondent aux surfaces latérales au niveau de chaque noeud, ledit panneau étant constitué par un élément structurel en bois de type microlame ou contreplaque permettant de rigidifier la zone d'appui en fonctionnant comme une nervure pleine de type plaque.

Description

SYSTEMES STRUCTURELS TRIANGULES EN BOTS. TELS QUE
CHARPENTES. PONTS. PLANCHERS
Domaine technique Le bois est un matériau très utilisé en construction, et avec lequel il est possible de réaliser toute une série de systèmes porteurs possédant des propriétés mécaniques propres, et permettant de supporter tous niveaux et tous types de charges.
Les différents systèmes porteurs en bois sont les poteaux et les poutres, les systèmes triangulés, les systèmes articulés, les portiques, les grilles de poutres, les coques et éléments fonctionnant comme des plaques.
Parmi tous ces systèmes structurels, le système triangulé est le plus universel, car il permet de reprendre des charges très importantes, tout en étant très simple à construire. A titre indicatif, le système triangulé est à l'origine des systèmes de ferme utilisés en Europe et qui ont été développés depuis le 12ème siècle et qui sont encore utilisés de nos jours.
Les systèmes triangulés en bois sont à classer dans deux grandes familles illustrées de manière schématique par les figures 1 à 6 annexées.
Le premier système, dit « système à membrures parallèles », illustré par les figures 1 à 3, est utilisé par exemple pour les ponts ou les systèmes de planchers horizontaux.
Un tel système se compose :
- d'une filière ou membrure supérieure (1),
- d'une filière ou membrure inférieure (2), - de poteaux (3) et éventuellement de montants (M),
- de diagonales (4).
L'ensemble ainsi réalisé repose sur au moins deux appuis (5). Pour réduire les efforts internes, on peut parfois rajouter des appuis à l'intérieur du système, mais cela n'est pas toujours possible. Les systèmes « en forme de triangle », tels qu'illustrés par les figures 4 à 6, sont en général utilisés pour réaliser les charpentes de toiture et permettent de donner la pente à cette dernière.
Les éléments entrant dans la réalisation de tels systèmes se composent d'un ou deux arbalétriers (6), d'un tirant (7), de diagonales (8) et éventuellement d'un ou plusieurs montants (9).
De tels ensembles reposent sur des appuis (5) disposés à chaque extrémité du tirant (7).
L'invention concerne ce secteur technique et a trait plus particulièrement à la réalisation d'un nouveau type de système porteur tant à membrures parallèles qu'en forme de triangle, qui, tout en possédant des caractéristiques mécaniques élevées, permettent de diminuer les coûts de production et est facilement adaptable en fonction des caractéristiques souhaitées pour chaque application particulière (charge à supporter, dimensions du système...).
Techniques antérieures L'un des principaux problèmes qui se posent dans le cadre de la réalisation tant des systèmes à membrures parallèles que des systèmes en forme de triangle, est celui de pouvoir absorber le flux d'effort maximum qui se situe au niveau des appuis et génère des tensions et des compressions maximales dans les barres liées sur le premier noeud par les différents éléments qui transmettent les efforts sur l'appui.
Classiquement, le premier noeud, dans le cas de charpentes, liaisons, tirants (7), arbalétriers (6) et diagonales (8), est réalisé avec des pièces en bois massif ou en bois lamellé-collé, suivant les besoins de section et le noeud est réalisé au moyen de ferrures métalliques pour les systèmes à forte inertie, voire parfois simplement collé pour des systèmes de planchers à moindre inertie.
De très nombreuses propositions ont été faites pour la réalisation du noeud d'assemblage des systèmes triangulés en bois, qu'ils soient à membrures parallèles ou en forme de triangle. Parmi ces solutions, on peut citer celle faisant l'objet du brevet US 4 891
927 qui propose un renforcement du noeud de triangulation par un connecteur interne en métal, pourvu de clous ou de broches qui s'enfoncent dans les membrures composées de deux couches. Une telle solution est très coûteuse, car elle nécessite un montage en force et en usine du noeud, ce qui élimine la possibilité d'un montage artisanal sur le site même, et qui puisse être facilement adapté en fonction des ouvrages à réaliser. Par ailleurs, elle ne donne pas entière satisfaction par le fait que la force du noeud est dépendante de la section des bois.
Le brevet allemand DE 3 910 027 propose une solution avec des filières en deux couches et un système de triangulation avec des diagonales en planches (5) ou composées positionnées dans l'âme. Une telle solution ne permet cependant pas de renforcer les noeuds les plus sollicités.
Par ailleurs, il a été proposé depuis fort longtemps, comme cela ressort de US-A-2 886 857 et ce, afin de diminuer les coûts de fabrication des systèmes triangulés, de réaliser les poutres entrant dans la réalisation de tels systèmes non pas à partir de bois massif de grande section ou de bois collé relativement coûteux, mais par des structures constituées de planches clouées les unes aux autres pour recomposer des sections plus importantes à partir de bois de petite section, donc économique.
Une telle structure à partir de planches clouées permet d'abaisser les prix de revient et de recomposer une section importante sans avoir les problèmes du bois massif tels que les déformations et les fissures.
Par ailleurs, avec des planches de faible épaisseur, par exemple de l'ordre de 30 à 50 mm, il est possible de réaliser un séchage artificiel dans des conditions classiques.
De plus, les bois étant cloués secs, il n'y a plus de déformation de la section composée.
La solution décrite dans le brevet précité présente cependant un certain nombre d'inconvénients en ce qui concerne le renforcement des noeuds et n'est pas adaptable indifféremment aux deux grandes familles de systèmes triangulés en bois dits « systèmes à membrures parallèle » et « systèmes en forme de triangle ».
Tout d'abord, cette solution dispose dans la couche centrale des planches qui sont clouées entre les deux planches des autres membrures. Ce clouage a tendance à faire fissurer la planche centrale parce que la distance au bord chargé, parallèle aux fibres est trop faible. Cette âme centrale en planches est donc de faible performance au niveau de son assemblage.
Ensuite, le fait d'avoir une succession de planches en âme centrale permet de créer l'inertie en espaçant les membrures externes, mais cette âme en planches étant discontinue transversalement, elle ne peut pas reprendre ni le moment de flexion ni le cisaillement local générés par les deux poutres internes, par exemple la diagonale comprimée et le montant tendu. Elle ne renforce donc pas le noeud par rapport à la flexion et aux cisaillements locaux qui sont des composantes mécaniques importantes du système du noeud.
Pour terminer enfin, cette âme centrale est obligée de remplir tout l'espace entre les membrures externes, puisqu'elle n'a de la rigidité que seulement sur un axe, son axe longitudinal. Cette âme constitue donc une zone globale entre les membrures externes, et ne permet pas un renforcement local, ajusté pour un seul noeud de liaison. Elle ne permet pas l'optimisation du noeud, ni en performance (fragilité au clouage), ni en économie de matière (zone pleine, par rapport à zone locale).
Exposé de l'invention
Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, qu'il était possible de réaliser des systèmes structurels aussi bien à membrures parallèles qu'en forme de triangle du type illustré par les figures 1 à 6, dont les différents éléments - filières, diagonales, poteaux, tirants, montants, arbalétriers, - qui, dans la suite de la description, seront désignés par l'expression commune « poutre », permettent, de manière simple, de renforcer les noeuds de jonction entre ces éléments, chaque poutre étant construite à partir de planches clouées les unes aux autres pour composer des sections plus importantes. D'une manière générale, dans les systèmes structurels en bois conformes à l'invention, les différentes poutres sont réalisées sur le site même par clouage d'au moins trois planches élémentaires, clouées les unes aux autres, et ils se caractérisent en ce que : - les trois planches élémentaires constituant chaque poutre sont de même épaisseur ;
- la planche située dans la partie centrale :
• étant décalée par rapport aux extrémités des planches latérales, et ce de manière à former, à ce niveau, des tenons et/ou mortaises permettant d'inclure, au niveau des zones de jonction formant un noeud, un renforcement de type «panneau », positionné dans l'âme, et dont les surfaces de cisaillement correspondent aux surfaces latérales au niveau de chaque noeud, ledit panneau étant constitué par un élément structurel en bois de type « microlame » ou «contreplaqué » permettant de rigidifier la zone d'appui en fonctionnant comme une nervure pleine de type « plaque »,
• étant constituée soit d'une planche continue soit de planches élémentaires mises bout à bout ou espacées les unes des autres de manière à former une mortaise apte à recevoir un renforcement de type « panneau » ou, éventuellement, pour les noeuds qui ne nécessiteraient pas de renforcement, un simple tenon formé par l'extrémité de la planche centrale d'une poutre associée au système
Une telle solution permet de supporter des efforts plus importants, les panneaux interfaces au niveau des zones de jonction (noeud) augmentant les zones de cloutage.
Par ailleurs, la solution conforme à l'invention permet de réduire également les moments de flexion dans l'articulation puisque le renforcement absorbe lui-même la flexion étant donné que le renfort de type « plaque » présente une très grande rigidité puisqu'il travaille dans les deux directions de son plan. Un tel renfort permet de reprendre les efforts de cisaillement des poutres internes, tel que par exemple le cisaillement entre une diagonale comprimée et une poutre tendue, au niveau du noeud, en soulageant mécaniquement d'autant la poutre externe. Ce renforcement peut être plus ou moins isotrope en fonction des efforts à reprendre.
Comme indiqué précédemment, les poutres entrant dans la réalisation d'un système conforme à l'invention seront constituées d'au moins trois couches, les renforts étant donc positionnés au niveau de la couche centrale, ce qui permet un double cisaillement des clous traversants par rapport au renfort qui serait exposé à l'extérieur du système, comme cela est souvent le cas.
Selon une forme de réalisation particulière qui ressortira de la suite de la description, notamment dans le cas d'un système à membrures parallèles, les deux poteaux extrêmes seront également constitués de trois couches clouées entre elles, la couche centrale n'étant pas constituée par une planche, mais par un élément structurel en bois de type microlames débordant aux extrémités des deux planches latérales ainsi que vers l'intérieur de la structure afin de former des tenons aptes à recevoir les mortaises des autres poutres du système.
Outre des poutres comportant trois couches élémentaires, il peut également être envisagé de réaliser des poutres à cinq couches ou plus, le renfort pouvant être soit positionné uniquement en position centrale, soit pouvant être doublé et se trouvant alors positionné dans les couches (deux) et (quatre).
En d'autres termes, dans un tel cas, le système structurel conforme à l'invention se caractérise en ce que le nombre de planches entrant dans la constitution de chaque couche est impair et est supérieur à trois, cinq par exemple, un renfort étant positionné au niveau de chaque noeud dans les couches paires.
Les nervures ou plaques de renforcement sont disposées au moins au niveau des zones d'appui où les efforts sont maximums. Eventuellement, les efforts internes étant moins élevés dans les montants et diagonales, les assemblages du système triangulé peuvent éventuellement être réalisés conventionnellement par un assemblage simple du type « tenon/mortaise », le tenon étant formé par le décalage vers l'extérieur de la planche centrale, et la mortaise par l'espacement entre deux planches élémentaires constituant la planche centrale.
Il est cependant avantageux de renforcer également ces zones par mise en place d'une plaque de renfort à ce niveau permettant d'absorber directement le cisaillement entre la diagonale comprimée et le poteau tendu ou l'inverse.. Au niveau des zones de jonction, le renfort ou nervure est fixé sur tout son périmètre aux autres poutres (tirants, arbalétriers, montants ou diagonales) par simple clouage, qui est la solution la plus économique et qui présente comme avantage d'être semi-rigide permettant à l'ensemble de la plaque d'être sollicité, après déformation des connecteurs de bord.
Brève description des dessins
L'invention et les avantages qu'elle apporte sera cependant mieux comprise grâce à la suite de la description qui est illustrée par les schémas annexés dans lesquels :
- les figures 1 à 3 et 4 à 6 illustrent, comme dit précédemment, la structure générale d'une part des systèmes à membrures parallèles et d'autre part en forme de triangle réalisables conformément à l'invention ;
- la figure 7 est une vue schématique en élévation d'un système à membrures parallèles réalisé conformément à l'invention ;
- la figure 8 est une vue détaillée en perspective éclatée de la zone cerclée de la figure 7 montrant la réalisation des noeuds d'assemblage au niveau de l'appui ;
- la figure 9 est une vue schématique en perspective montrant une charpente réalisée conformément à l'invention avec clouage des différents éléments entre eux ;
- la figure 10 est une vue éclatée, en perspective, de la réalisation des noeuds au niveau de la zone d'appui extrême et du montant central avec le tirant et la diagonale de la charpente.
Manière de réaliser l'invention
Pour réaliser ces structures, les planches élémentaires entrant dans la constitution de chaque poutre sont des planches massives dont la section est généralement comprise entre 10 et 30 cm de largeur pour 3 à 8 cm d'épaisseur.
Pour des structures pouvant représenter une très grande résistance, des planches individuelles peuvent être recomposées en des sections plus importantes.
La longueur desdites planches peut être variable et fonction des systèmes à réaliser et sera par exemple comprise entre quatre à huit mètres. Les exemples concrets de réalisation qui suivent permettront de mieux comprendre l'invention.
Réalisation à 'un système à membrures parallèles Un tel système est du type faisant l'objet de la figure 1.
Pour réaliser un système conforme à l'invention, illustré par les figures 7 et 8, l'ensemble des poutres entrant dans sa constitution, à savoir les filières ou membrures (1) et (2), les poteaux (3), diagonales (4) et les montants intermédiaires (M) que comporte le système ont la structure suivante.
Concernant les filières ou membrures horizontales (1) et (2) ainsi que les diagonales (4) et les montants (M) (montants non représentés à la figure 8), chaque poutre est constituée de trois planches élémentaires (10,11,12). La planche intermédiaire (10) est décalée par rapport aux extrémités des planches latérales (11,12), et ce, dans le cas présent, d'une distance d'environ 50 cm permettant ainsi de ménager à chaque extrémité un évidement formant une mortaise (13).
Les diagonales (4) sont réalisées d'une manière similaire à partir de trois planches et comportent également à leur extrémité une mortaise.
Les montants internes (M) sont réalisés d'une manière similaire.
Le poteau (3) est, quant à lui, constitué de deux planches externes (14) entre lesquelles est insérée, sur toute sa longueur, une troisième planche (15), destinée à constituer le renforcement de type panneau positionné dans l'âme et qui est formé d'un panneau structurel de type microlames ayant une épaisseur de 4 cm, les planches externes (14) ayant également une épaisseur de 4 cm.
Ce panneau (15) déborde à chaque extrémité par rapport aux planches latérales (14,15) et forme un tenon ayant une hauteur de 20 cm correspondant donc à la largeur des planches (10,11,12) constituant les filières, et une longueur de 50 cm correspondant à la longueur de la mortaise (13) prévue aux extrémités des poutres constituant les filières.
L'association des différents éléments entre eux est réalisée par cloutage. Si dans l'exemple illustré, la plaque de renfort (15) s'étend sur toute la surface du système à chaque extrémité au niveau des appuis (5), il pourrait éventuellement être envisagé de réaliser des plaques de renfort uniquement à chacune des extrémités, la partie centrale du poteau (3) étant alors constituée par une planche additionnelle, en retrait par rapport aux extrémités des planches latérales.
Concernant les noeuds (17) formés au niveau des zones de jonction internes, filières, montants, diagonales, la liaison est également réalisée en insérant, au niveau des zones de jonction, des plaques additionnelles.
Chacun des éléments comporte donc au niveau de la zone de jonction une mortaise destinée à recevoir l'élément de renfort.
Eventuellement, l'assemblage pourrait être réalisé sans élément de renfort et les extrémités des montants (M) et diagonales (4) auront la forme d'un tenon constitué par le décalage vers l'extérieur de la planche centrale alors que les filières ou membrures (1,2) comporteront, sur leur longueur, des mortaises obtenues en réalisant la planche interne (10) au moyen de planches élémentaires espacées les unes des autres d'une longueur correspondant au tenon des extrémités.
Réalisation d 'une charpente
Une telle forme de réalisation conforme à l'invention est illustrée par les figures 9 et 10 et correspond à la structure générale faisant l'objet de la figure 4, étant entendu que l'on pourrait réaliser d'une manière similaire des structures du type illustré par les figures 5 et 6.
Cette structure est réalisée également à partir de planches ayant une section de 20 cm x 4 cm.
Dans cet exemple, la totalité des zones de jonction entre les arbalétriers (6), le tirant (7), les diagonales (8) et le montant (9) comportent des panneaux de renforcement désignés par la même référence (20). Comme illustré précédemment, l'ensemble des poutres entrant dans la constitution d'un tel système, est constitué de trois planches élémentaires
(21,22,23) clouées entre elles. La plaque centrale (21) est, aux extrémités, positionnée en retrait par rapport aux extrémités des planches latérales, de manière à former à ce niveau une mortaise (24) apte à recevoir un élément de renfort.
Au niveau de la jonction entre les extrémités du tirant (7) et de l' arbalétrier (6), l'insert de renfort (20) est de forme triangulaire, dont la base a une longueur de 700 mm et une hauteur de 400 mm.
Au niveau du noeud formé par les diagonales (8), les montants (9) et le tirant (7), des mortaises sont prévues à chacune des extrémités des diagonales (8) et montants (9), et ce par décalage de la couche interne par rapport aux extrémités des planches latérales, la mortaise dans le tirant (7) étant, quant à elle, obtenue en réalisant la planche centrale à partir de planches élémentaires espacées les unes des autres.
Comme précédemment, la liaison entre les différents constituants est obtenue par clouage et les renforcements (20) des noeuds dont la jonction est réalisée à partir d'un panneau constitué par un élément structurel en bois de type microlames ayant une épaisseur de 4 cm.
De tels systèmes à structure triangulée présentent de nombreux avantages par rapport aux solutions antérieures, à savoir : possibilité de réalisation sur le site même, possibilité de recomposer une section importante, et ce de manière très économique, possibilité de mettre de la matière (panneau), seulement pour permettre le clouage nécessaire et la reprise du moment de flexion localisé ainsi que le cisaillement des poutres internes arrivant dans le noeud, par exemple le cisaillement généré d'une diagonale comprimée et un poteau tendu ou inversement.
Par ailleurs, le fait de réaliser une telle structure à partir de planches clouées pour constituer les différentes poutres entrant dans le système, permet de réaliser des tenons et mortaises par simple décalage d'une couche par rapport aux autres.
De plus, les panneaux de renforcement positionnés dans l'âme de chaque poutre, permettent d'augmenter la surface des zones de clouage renforçant la structure. Un tel panneau interface régule également les moments de flexion dans l'articulation sur les filières dans le cas d'un système à membrures parallèles ou triangulé puisque le renforcement absorbe lui-même la flexion ; il absorbe ainsi le cisaillement entre les poutres internes arrivant dans le noeud en soulageant mécaniquement la poutre externe.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit et peut également être mise en œuvre pour réaliser des structures telles que schématisées aux figures 2, 3, 5 et 6.

Claims

REVENDICATIONS
1/ Système à structures triangulées en bois, à membrures parallèles ou en forme de triangle, pour la réalisation de charpentes, ponts, planchers, constitué de poutres (1,2,3 ;4,M)-(6,7,8,9) construites à partir d'au moins trois planches élémentaires (10,11,12,14,15)-(21,22,23), clouées les unes aux autres, caractérisé en ce que :
- les trois planches élémentaires constituant chaque poutre sont de même épaisseur ;
- la planche (10,15)-(21) située dans la partie centrale : • étant décalée par rapport aux extrémités des planches latérales
(l l,12,14)-(22,23), et ce de manière à former, à ce niveau, des tenons (16) et/ou mortaises (13-24) permettant d'inclure, au niveau des zones de jonction formant un noeud, un renforcement (15)(17)(20) de type «panneau », positionné dans l'âme, et dont les surfaces de cisaillement correspondent aux surfaces latérales au niveau de chaque noeud, ledit panneau étant constitué par un élément structurel en bois de type
« microlame » ou «contreplaqué » permettant de rigidifier la zone d'appui en fonctionnant comme une nervure pleine de type « plaque »,
• étant constituée soit d'une planche continue soit de planches élémentaires mises bout à bout ou espacées les unes des autres de manière à former une mortaise apte à recevoir un renforcement de type « panneau » ou, éventuellement, pour les noeuds qui ne nécessiteraient pas de renforcement, un simple tenon formé par l'extrémité de la planche centrale d'une poutre associée au système.
2/ Système structurel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de planches entrant dans la constitution de chaque couche est impair et est supérieur à trois, cinq par exemple, un renfort étant positionné au niveau de chaque noeud dans les couches paires.
3/ Système structurel selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la plaque de renfort constituée par un panneau structurel bois constitue la planche centrale (15) des poutres constituant les poteaux (3) d'un système à structure triangulée à membrures parallèles.
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