FR2536775A1 - Metal modular structure for a framework. - Google Patents
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Abstract
Description
"STRUCTURE MODULAIRE METALLIQUE POUR CHARPENTE"
La présente invention a pour objet une structure modulaire métallique pour charpente."MODULAR METAL STRUCTURE FOR FRAMEWORK"
The present invention relates to a modular metal structure for a frame.
I1 est connu, dans certaines applications, de réaliser une charpente à l'aide d'éléments modulaires métalliques qui, après assemblage sur le chantier, des différents éléments ou séries d'éléments déjà montés en usine, se présente sous la - forme de deux nappes parallèles de barres ou profilés métalliques, entretoisés par des éléments inclinés. It is known, in certain applications, to produce a frame using metallic modular elements which, after assembly on site, of the various elements or series of elements already assembled in the factory, is in the form of - two parallel sheets of metal bars or profiles, braced by inclined elements.
Une telle solution évite le transport d'éléments de grandes dimensions et procure une structure très hyperstatique possèdant de bonnes qualités de résistance aux contraintes mécaniques et au feu, puisque les efforts dans les barres ne sont pas exercés ponctuellement, comme tel est le cas avec des poutres espacées les unes des autres, mais sont répartis sur l'ensemble des éléments constitutifs de la structure. En outre, dans certaines applications, une telle structure peut être préférée à des charpentes traditionnelles pour des raisons esthétiques. Such a solution avoids the transport of elements of large dimensions and provides a very hyperstatic structure possessing good qualities of resistance to mechanical stresses and to fire, since the forces in the bars are not exerted punctually, as is the case with beams spaced from each other, but are distributed over all the constituent elements of the structure. In addition, in certain applications, such a structure may be preferred to traditional frames for aesthetic reasons.
Selon une première possibilité, une structure connue est réalisée par assemblage à angles droits d'éléments, dont chacun comprend deux barres parallèles reliées les unes aux autres par des tiges inclinées, c'est-à-dire non perpendiculaires aux barres. According to a first possibility, a known structure is produced by assembling elements at right angles, each of which comprises two parallel bars connected to each other by inclined rods, that is to say not perpendicular to the bars.
Selon une autre possibilité, une structure est réalisée à partir d'éléments modulaires en forme de pyramide à base carrée, assemblés les uns aux autres au niveau de leurs angles. La seconde nappe est obtenue par assemblage sur les sommets des pyramides de deux séries de barres perpendiculaires formant un angle de 45" avec les barres constitutives de la base de la pyramide. According to another possibility, a structure is produced from modular elements in the shape of a square-based pyramid, assembled to each other at their angles. The second layer is obtained by assembling on the vertices of the pyramids two sets of perpendicular bars forming an angle of 45 "with the bars making up the base of the pyramid.
Le fait que les barres constitutives des deux nappes soient disposées selon plus de deux directions, complique la structure des éléments en nécessitant des pans coupés au niveau des quatre angles de la base de la pyramide pour l'assemblage des éléments entre eux. The fact that the constituent bars of the two layers are arranged in more than two directions, complicates the structure of the elements by requiring sections cut at the four angles of the base of the pyramid for assembling the elements together.
D'autres éléments constitutifs d'une structure sont constitués chacun par deux cadres carrés, parallèles et entretoisés, assemblés les uns aux autres dans leurs angles. Other constituent elements of a structure are each constituted by two square frames, parallel and braced, assembled to each other at their angles.
Une autre solution beaucoup plus complexe à mettre en oeuvre sur les chantiers consiste à- réaliser une structure multidirectionnelle par soudage des extrémités de tronçons de barres sur des sphères métalliques creuses ou pleines. Another much more complex solution to be implemented on construction sites consists in producing a multidirectional structure by welding the ends of sections of bars on hollow or solid metal spheres.
La présente invention vise à fournir une nouvelle structure modulaire très résistante mécaniquement, de conception simple, pratique à assembler sur un chantier, et possèdant une esthétique agréable. The present invention aims to provide a new modular structure, very mechanically resistant, of simple design, practical to assemble on a site, and having a pleasant aesthetic.
A cet effet, cette structure est réalisée à partir d'un certain nombre d'éléments identiques les uns aux autres dont chacun forme un tétraèdre dont deux arêtes sont constituées par deux barres orthogonales, et dont les quatre autres arêtes sont constituées par des tiges dont les extrémités de chacune sont fixées aux extrémités des deux barres, ces dernières étant équipées, à leurs extrémités, de platines d'assemblage, chacune des deux barres étant assemblée au moins à l'une de ses extrémités à une extrémité de la barre correspondante d'un autre élément, avec interposition d'une barre complémentaire qui lui est perpendiculaire, les différents assemblages étant réalisés par boulonnage. To this end, this structure is produced from a number of elements identical to each other, each of which forms a tetrahedron, two edges of which are formed by two orthogonal bars, and of which the other four edges consist of rods, the ends of each are fixed to the ends of the two bars, the latter being equipped, at their ends, with assembly plates, each of the two bars being assembled at least at one of its ends to one end of the corresponding bar d 'Another element, with the interposition of a complementary bar which is perpendicular to it, the various assemblies being carried out by bolting.
Un premier intérêt de cette structure est qu'elle est constituée de pyramides tétraédriques qui possèdent un volume et un poids moindres que les éléments mis en oeuvre dans les systèmes utilisant des pyramides à base carrée. A first advantage of this structure is that it consists of tetrahedral pyramids which have a smaller volume and weight than the elements used in systems using square-based pyramids.
De par leur forme, ces éléments peuvent être emboîtés les uns dans les autres lors de leur stockage ou de leur transport. By their shape, these elements can be nested one inside the other during their storage or their transport.
Du fait que les deux nappes ne comportent que des barres orientées dans deux directions, il est aisé- de créer des ouvertures dans la structure pour le passage d'escaliers, de puits de lumière, etc... Because the two layers only have bars oriented in two directions, it is easy to create openings in the structure for the passage of stairs, skylights, etc.
Le montage de différents éléments est réalisé de manière extrê mement simple par assemblage de ceux-ci les uns aux autres, au sol, à l'aide de boulons à haute résistance à serrage contrôlé assurant la continuité de transmission des efforts. The assembly of different elements is carried out in an extremely simple manner by assembling them to each other, on the ground, using high-strength bolts with controlled tightening ensuring continuity of transmission of forces.
En raison de la forme des éléments constitutifs de cette - strucr ture, il est possible de donner à cette dernière les dimensions et la forme désirées. Due to the shape of the constituent elements of this structure, it is possible to give the latter the desired dimensions and shape.
Dans le cas d'utilisation de profils creux, pour la réalisation des modules tétraédriques et des barres complémentaires, les deux nappes supérieure et inférieure obtenues par assemblage ont l'avantage d'être parfaitement planes, ce qui permet, pour la nappe supérieure, un contact direct d'éventuels éléments de couverture et, pour la nappe inférieure, l'apposition directe d'éventuels éléments de plafond sans structure support. When using hollow profiles, for the production of tetrahedral modules and complementary bars, the two upper and lower plies obtained by assembly have the advantage of being perfectly flat, which allows, for the upper ply, a direct contact with any roofing elements and, for the lower layer, direct affixing of any ceiling elements without support structure.
Avantageusement, les deux barres orthogonales constitutives de chaque élément sont de même longueur et se croisent en leur milieu. Advantageously, the two orthogonal bars constituting each element are of the same length and intersect in their middle.
Selon une possibilité, cette structure comprend, en outre, des demi-éléments de forme générale triangulaire constitués chacun par une barre et deux tiges, chaque angle du triangle ainsi formé étant équipé d'une platine d'assemblage. According to one possibility, this structure further comprises half-elements of generally triangular shape each consisting of a bar and two rods, each angle of the triangle thus formed being equipped with an assembly plate.
Dans le cas d'une charpente, il est donc possible de terminer, au niveau de chaque bord-de celle-ci, soit par une zone inclinée de haut en bas et de l'extérieur vers l'intérieur, si des éléments normaux forment la bordure, soit par une zone inclinée de haut en bas et de l'intérieur vers l'extérieur, si la bordure considérée est formée par des demi-éléments. In the case of a frame, it is therefore possible to end, at each edge-thereof, either by an area inclined up and down and from the outside inwards, if normal elements form the border, either by an inclined area from top to bottom and from the inside to the outside, if the considered border is formed by half-elements.
Chaque platine d'assemblage disposée dans un angle de l'élément possède une section en L ou -en T dont les ailes sont fixées sur leurs deux faces, respectivement, sur une face latérale d'une barre et sur une extrémité biaise d'au moins une tige, l'âme de la platine venant en appui contre l'extrémité considérée de la barre et présentant, dans sa partie en débord de ladite extrémité, au moins un perçage. pour le passage d'un boulon. Each assembly plate arranged in a corner of the element has an L-shaped or T-shaped section, the wings of which are fixed on their two faces, respectively, on a lateral face of a bar and on a bias end of at least at least one rod, the core of the plate bearing against the end considered of the bar and having, in its part projecting from said end, at least one bore. for the passage of a bolt.
Ces platines peuvent soit être réalisées en deux pièces soudées l'une sur l'autre, soit constituées par des cornières, soit encore obtenues par moulage en une seule pièce. These plates can either be made in two pieces welded to each other, or consist of angles, or even obtained by molding in one piece.
L'élément et le demi-élément servant de modules de base à la structure selon l'invention sont extrêmement- simples à obtenir, puisqu'il suffit de réaliser des coupes droites pour obtenir les barres, tandis que les tiges sont obtenues par deux coupes biaises parallèles formant leurs extrémités, les différentes pièces, barres, tiges et platines étant ensuite placées sur un gabarit préalablement- -à leur -assemblage par soudage. The element and the half-element serving as basic modules for the structure according to the invention are extremely simple to obtain, since it suffices to make straight cuts to obtain the bars, while the rods are obtained by two cuts parallel skewers forming their ends, the different parts, bars, rods and plates being then placed on a template before- - their -assembly by welding.
L'utilisation de profils creux pour la réalisation des barres et des tiges permet d'optimiser le poids de matière en tenant compte des raideurs en torsion et en ayant la possibilité de faire varier les épaisseurs. The use of hollow profiles for the production of bars and rods makes it possible to optimize the weight of material by taking into account the torsional stiffnesses and by having the possibility of varying the thicknesses.
En ce qui concerne les barres complémentaires, elles peuvent être constituées soit par des éléments tubulaires, soit par des profils ouverts de section en I, eh T ou en H. As regards the complementary bars, they can be constituted either by tubular elements, or by open profiles of section in I, eh T or H.
Dans la mesure où les barres complémentaires sont constituées par des éléments tubulaires, elles comportent des renforcements dans chaque zone d'assemblage à l'extrémité d'une barre d'un élément. Insofar as the complementary bars are constituted by tubular elements, they include reinforcements in each assembly zone at the end of a bar of an element.
Avantageusement, ce renforcement est constitué par une douille qui, traversant la pièce tubulaire et soudée à ses extrémités sur les deux parois opposées de celle-ci, sert au passage d'un boulon d'assemblage. Advantageously, this reinforcement is constituted by a bushing which, passing through the tubular part and welded at its ends to the two opposite walls thereof, serves for the passage of an assembly bolt.
Cette douille forme une entretoise entre les deux parois opposées de l'élément tubulaire et évite l'écrasement de celui-ci. This bushing forms a spacer between the two opposite walls of the tubular element and prevents it from being crushed.
Dans la mesure où la structure doit reposer sur des poteaux, l'extrémité supérieure de chacun de ceux-ci comporte une platine assemblable par des boulons. soit sur une platine solidaire d'une barre complémentaire, soit sur au moins une platine solidaire d'une platine en L ou T associée à l'un des éléments. Insofar as the structure must rest on posts, the upper end of each of these comprises a plate which can be assembled by bolts. either on a plate secured to an additional bar, or on at least one plate secured to an L or T plate associated with one of the elements.
Dans le cas de structures de grande longueur, il - est possible de réaliser des barres complémentaires par assemblage-bout à bout de deux tronçons de barres, par boulonnage au niveau de platines d'about que comportent les deux extrémités en contact de ces tronçons de barres. In the case of structures of great length, it is possible to make additional bars by end-to-end assembly of two sections of bars, by bolting at the end plates which the two ends in contact with these sections of bars.
Les éléments selon l'invention permettent la - réalisation de charpentes de formes très diverses, y compris de poutres, dans la mesure où des - éléments sont simplement montés sur une rangée les uns à la suite des autres. The elements according to the invention allow - the production of frames of very diverse shapes, including beams, insofar as - elements are simply mounted in a row one after the other.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'éléments modulaires, ainsi que des structures obtenues à partir de ceux-ci
Figure 1 est une vue en--perspective d'une charpente obtenue à partir des éléments modulaires selon l'invention ;
Figure 2 est une vue en perspective d'un élément modulaire;
Figure 3 est une vue en perspective d'un demi-élément modulaire;
Figure 4 est une vue en perspective et en position assemblée d'un élément et d'un demi-élément ;
Figure 5 est une vue en coupe et à échelle agrandie de l'assemblage entre deux éléments; dans le cas de barres complémentaires tubulaires ;
Figure 6 est une vue en coupe et à échelle agrandie de l'assemblage entre deux éléments, dans le cas de barres complémentaires de section en I ;
Figures 7 et 8 sont deux vues en coupe de- deux possibilités de fixation d'un poteau. sur les éléments constitutifs de chaque structure;
Figure 9 est une vue de dessus d'une charpente obtenue à l'aide des éléments selon l'invention
Figures 10- et 11 sont deux vues de face correspondant à deux forme de réalisation d'une charpente ;
Figure 12 est une vue en perspective d'une poutre obtenue par assemblage d'éléments selon l'invention.In any case, the invention will be clearly understood with the aid of the description which follows with reference to the appended schematic drawing representing, by way of nonlimiting example, an embodiment of modular elements, as well as of the structures obtained. from these
Figure 1 is a perspective view of a frame obtained from the modular elements according to the invention;
Figure 2 is a perspective view of a modular element;
Figure 3 is a perspective view of a modular half-element;
Figure 4 is a perspective view and in the assembled position of an element and a half-element;
Figure 5 is a sectional view on an enlarged scale of the assembly between two elements; in the case of complementary tubular bars;
Figure 6 is a sectional view on an enlarged scale of the assembly between two elements, in the case of complementary bars of I-section;
Figures 7 and 8 are two sectional views of two possibilities of fixing a pole. on the constituent elements of each structure;
Figure 9 is a top view of a frame obtained using the elements according to the invention
Figures 10- and 11 are two front views corresponding to two embodiments of a frame;
Figure 12 is a perspective view of a beam obtained by assembling elements according to the invention.
La structure selon l'invention comprend un certain nombre d'éléments (2) en forme de tétraèdres. Chaque élément est constitué par deux barres identiques, respectivement (3) et (4), orthogonales,- se croisant en leur milieu. Dans la forme d'exécution représentée au dessin, ces deux barres sont constituées par des tubes de section carrée. The structure according to the invention comprises a number of elements (2) in the form of tetrahedra. Each element consists of two identical bars, respectively (3) and (4), orthogonal, - crossing in the middle. In the embodiment shown in the drawing, these two bars are constituted by tubes of square section.
Les extrémités des barres (3) et (4) sont reliées par quatre tiges (5) constituées par des tubes de section circulaire. The ends of the bars (3) and (4) are connected by four rods (5) constituted by tubes of circular section.
A chaque angle du tétraèdre (2) est disposée une platine (6) de section en T. La partie (7) correspondant aux ailes de la platine est fixée sur l'une de ses faces sur une barre (3, 4), et sur son autre faceaux extrémités de deux tiges (5), qui ppésentent,-à cet effet, des coupes biaises. L'åme (8) de la platine (6) vient en appui en bout de llextrémité considérée de la barre, et présente des perçages (9) pour le passage des boulons d'assemblage. At each angle of the tetrahedron (2) is arranged a plate (6) of T-section. The part (7) corresponding to the wings of the plate is fixed on one of its faces on a bar (3, 4), and on its other side ends of two rods (5), which p-present, for this purpose, bias cuts. The core (8) of the plate (6) comes to bear at the end of the considered end of the bar, and has holes (9) for the passage of the assembly bolts.
La figure 3 représente un demi-élément (10) de forme triangulaire, constitué par une barre (12) identique aux barres (3, 4), et par deux tiges (13) identiques aux tiges (5). FIG. 3 represents a half-element (10) of triangular shape, constituted by a bar (12) identical to the bars (3, 4), and by two rods (13) identical to the rods (5).
Des platines (6) d'assemblage sont disposees aux trois sommets du triangle. Assembly plates (6) are arranged at the three vertices of the triangle.
La liaison entre deux éléments, ou entre un élément et un demi-élément, est réalisée au niveau de chaque platine (6) avec interposition d'une barre complémentaire (14) perpendiculaire aux barres (3, 4, 12) des éléments à-assembler. The connection between two elements, or between an element and a half-element, is carried out at the level of each plate (6) with the interposition of a complementary bar (14) perpendicular to the bars (3, 4, 12) of the elements to- to assemble.
Dans la mesure où, comme montré à toutes les figures du dessin sauf à la figure 6, la barre complémentaire (14) est tubulaire, elle est renforcée, dans sa zone - d'assemblage, afin d'éviter son écrasement lors du serrage. Ce renforcement est -réalisé, au niveau de chaque boulon, par une douille (15) dont les extrémités sont soudées sur les deux parois opposées de la barre complémentaire contre lesquelles viennent en appui les platines des deux éléments à assembler. Comme montré au dessin, les boulons (16) d'assemblage traversent chacun deux platines. Insofar as, as shown in all the figures of the drawing except in FIG. 6, the complementary bar (14) is tubular, it is reinforced, in its zone - of assembly, in order to avoid its crushing during tightening. This reinforcement is -realized, at each bolt, by a sleeve (15) the ends of which are welded to the two opposite walls of the complementary bar against which the plates of the two elements to be assembled bear. As shown in the drawing, the assembly bolts (16) each pass through two plates.
Un tel agencement n'est pas nécessaire dans la mesure où les barres complémentaires (17) sont de section en I ou en T, comme montré à la figure 6. Such an arrangement is not necessary insofar as the complementary bars (17) are of I or T section, as shown in FIG. 6.
I1 est à noter que les barres complémentaires ne sont par nécessairement monolithiques, mais peuvent être constituées par des tronçons assemblés les uns aux autres par boulonnage, au niveau de platines (18) fixées aux extrémités des tronçons de barres, de façon à limiter la lon-gueur de ces barres pour la manutention et le transport. It should be noted that the complementary bars are not necessarily monolithic, but may consist of sections assembled to each other by bolting, at the level of plates (18) fixed to the ends of the sections of bars, so as to limit the length. - length of these bars for handling and transport.
Cette ossature peut reposer sur des poteaux (19) comportant, à leur extrémité supérieure, une platine (20). This frame can rest on posts (19) comprising, at their upper end, a plate (20).
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 7, chaque platine (6), monte en bout d'un élément à assembler, est équipée d'une platine horizontale (21), pouvant être fixée par des boulons (22) à la platine (20), solidaire du poteau. In the embodiment shown in Figure 7, each plate (6), mounted at the end of an element to be assembled, is equipped with a horizontal plate (21), which can be fixed by bolts (22) to the plate (20), integral with the post.
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 8, la fixation de chaque platine (20) d'un poteau- (19) est réalisée sur une platine (23) solidaire d'une barre complémentaire (14). In the embodiment shown in FIG. 8, the fixing of each plate (20) of a post (19) is carried out on a plate (23) secured to a complementary bar (14).
Comme montré aux figures et 8, il est possible, à partir de tels éléments, d'obtenir une structure possédant des formes très diverses, avec possibilité de laisser des vides (24) pour des escaliers ou pour l'éclairage. As shown in Figures and 8, it is possible, from such elements, to obtain a structure having very diverse shapes, with the possibility of leaving gaps (24) for stairs or for lighting.
L'esthétique de la charpente peut être modifiée selon que l1on utilise ou non des demi-éléments. Dans la forme d'exécution de la structure représentée à la figure 10, les deux bords de la structure sont formés par des éléments complets. I1 en résulte que la nappe inférieure est de surface inférieure à celle de la nappe supérieure, ce qui se traduit visuellement par une inclinaison des bords de haut en bas et de l'extérieur vers l'intérieur. The aesthetics of the frame can be changed depending on whether or not half elements are used. In the embodiment of the structure shown in Figure 10, the two edges of the structure are formed by complete elements. As a result, the lower ply has a smaller surface area than that of the upper ply, which visually results in an inclination of the edges from top to bottom and from the outside towards the inside.
Si, au contraire, les bordures sont constituées par des demi-éléments, les bords de la charpente seront inclinés de haut en bas et de l'intérieur vers l'extérieur. If, on the contrary, the borders consist of half-elements, the edges of the frame will be inclined from top to bottom and from the inside to the outside.
I1 est possible d'obtenir une poutre creuse dans la mesure où, comme montré à la figure 12, plusieurs éléments sont assemblés sur une même rangée. It is possible to obtain a hollow beam insofar as, as shown in FIG. 12, several elements are assembled on the same row.
Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant une structure métallique modulaire réalisée à partir d'éléments très simples, faciles à stocker et à transporter, pratiques à assembler sur le chantier, possèdant d'excellentes qualités mécaniques, et réalisant une esthétique très agréable. As is apparent from the above, the invention brings a great improvement to the existing technique by providing a modular metal structure produced from very simple elements, easy to store and transport, practical to assemble on site, having '' excellent mechanical qualities, and achieving a very pleasant aesthetic.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution des éléments, décrite ci-dessus à titre d'exemple elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. As is obvious, the invention is not limited to the sole embodiment of the elements, described above by way of example, on the contrary, it embraces all of the variant embodiments.
C'est ainsi notamment que les longueurs respectives des deux barres de chaque élément pourraient être différentes, ou encore que la section et la nature des barres, tiges et platines constitutives de ces éléments pourraient être différentes, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. Thus, in particular that the respective lengths of the two bars of each element could be different, or that the cross-section and the nature of the bars, rods and plates constituting these elements could be different, without however going beyond the part of the invention.
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1982
- 1982-11-29 FR FR8220344A patent/FR2536775A1/en active Granted
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Also Published As
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FR2536775B1 (en) | 1985-04-26 |
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