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Perfectionnements dans les pièces d'armature pour la construction
La présente invention se rapporte plus particulièrement à la fabrication d'une pièce d'armature ou de ferme pour la construc- tion de bâtiments, les éléments de l'armature étant constitués par un assemblage de barres ou tiges.
Un objet important (le l'invention est de procurer une arma- ture légère -en remplacement de poutres pour porter de faibles charges,' comme dans le cas des poutrelles de plancher par exemple ; toutefois, le dispositif de l'invention n'est pas limité à un genre particulier d'applications, ou à l'emploi d'un type parties- lier d'élément ; il peut tre employé avantageusement comme colonne, pannes de combles, renforcement de planchers en béton, etc..
Un autre avantage de l'invention, c'est que les extrémités de l'arma- ture présentent des surfaces porteuses continues assurant la flexi- bilité ou permettant des variations de longueur dans les portées pour lesquelles une armature particulière peut être employée; enfin on peut aussi faire varier la longueur de portée ou prolonger la longueur normle de la portée en utilisant les mêmes éléments et éviter.,ainsi un .supplément de dépense dans la fabrication de l'ar mature,
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On sait que, lorsqu'on emploie des armatures pour supporter des charges transversales, il faut appliquer ces charges aux points d'intersection des éléments de l'armature.
C'est le cas particulièrement pour la réaction des supports qui, pour une ar- mature simple, sont généralement'appliquée aux intersections ex- trêmes des éléments. Pour une armature donnée, les supports doi- vent donc être à une distance définie les uns des autres et, ré- ciproquement, pour une situation donnée des supports, il faut em- ployer une armature bien définie comme tracé et comme longueur.
On sait aussi qu'une armature ou ferme .est une structure très efficace pour supporter des charges transversales, en raison de ce que les éléments de l'armature sont soumis seulement à une tension et à, une compression; chaque élément peut donc être établi en proportion exacte avec l'effort à supporter, de façon que chaque partie de la structure soit soumise à un effort unifor- me de l'amplitude maximum désirée. Tandis que, dans le cas d'une poutre soumise à des charges transversales, les efforts maximum variant à chaque section depuis un maximum à l'endroit du moment de flexion maximum (généralement au point milieu entre les supports'. jus qu'à zéro à l'endroit des supports eux-mêmes, ici les efforts, pour chaque section, varient d'une faible amplitude sur l'axe neutre à un maximum aux fibres extrêmes.
Le résultat c'est que, pour les mêmes charges à supporter, une poutre de même longueur et de même épaisseur qu'une armature, nécessite beaucoup plus de métal. mal gré la grande économie de matière procurée par l'emploi ,des arma- tures, la pratique presque générale consistait jusqu'ici à em ployer des poutres pour supporter les planchers, etc...'; à cause surtout du manque de flexibilité de l'armature dans l'intervalle des points de support.
Par exemple, dans la construction des bâtiments, les exigences de l'architecture, la forme et les di- ; misions des emplacements font que les distances deslsupports du plancher ne varient pas exactement par' demi-mètre ou quart de mè- , tre, finis souvent par fraction de quelques centimètres, de sorte qu'il est impraticable d'établir et de fabriquer une série assez
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-.nombreuse d'échantillons d'armatures pourépondre à tous les besoin s de la construction comme on peut le faire avec les pou- tres ordinaires en bois ou en acier qui peuvent être coupées ex:actement à la longueur voulue.
Le but de l'invention est de produire une armature qui, tout en économisant le métal, ne donne pas lieu aux objections expo- sées ci-dessus, les armatures pouvant être établies suivant un petit nombre d'échantillons suffisants pour des points de sup- port situes à toute distance depuis un certain minimum jusqu'à un certain maximum, do manière à satisfaire à toutes les conditions r -requises dans la construction courante.
Les moyens employés pour cela sont décrits ci 4- après avec ré- , férences au dessin ci-annexé qui indique en dét ail une des formes d'exécution sous lesquelles l'invention peut être réalisées la fig.1 du dessin représente l'élévation, par côté, d'un élé ment de constructure ou d'une armature du type de l'invention ; la fig.2, représente en perspective une extrémité de l'armature; les figs.3, 4 5 et µ indiquent des sections transversales faites suivant les lignes 3-3, 4-4, 5-5 et 6-6 de la figure 1; la figure 7 est semblable à la figure 1, mais se rapporte à une variante de l'extrémité de l'armature;
les figures 8, 9 et 10 sont des sections transversales corres. pondant aux sections de la figure 5, mais se rapportant à des struc- turesdiversement modifiées; la figure 11 représente en schéma, les forces agissant sur le prolongement de la poutre et les joints des bouts de l'armature.
Sur la figure 11, l'armature est représentée schématiquement par une ligne supérieure 1 et une ligne inférieure 2, avec des diagonales 3, ces divers éléments reliés d'une façon connue, à leur intersection ou dans les joints. A l'extrémité gauche de l'armature se trouve une poutre 10, de section transversale quel . conque reliée par un moyen connu avec l'armature, aux poigts de jonction 15 et 16. La poutre 10 s'étend au-delà de l'extrémité de l'armature à la distance qu'on voudra, et elle supporte toute la structure de façon que le point réel de soutènement puisse se
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trouver quel que part le long de le. poutre.
Dans l'exemple du dessin,le support est-supposé placé sous la poutre, en R, et l'armature est soumise à diverses charges Il,12' etc.., appliquées adjoints; ces charges etle poids de l'armature elle-même produisent une réaction du support contre la, poutre, réaction qui est représentée en direction et en intensité par la, flèche R. Il est facile de voir que, pour l'équilibre de. la poutre 10, il faut que les forces R1 R2 soient appli- quées à la poutre, aux joints 15 et 16, p r l'armature, ou bien la, poutre 10 exerce 'des efforts r1 r2 sur les joints 15 et 16 de 1 armature.
Par suite, le seul effet produit sur l'armature quand on place le point qui support toute la struc- ture au-delà du dernier joint de l'armature, c'est d'augmenter les charges sur certains joints et par conséquent les efforts dans les éléments d'armature. Cela n'a pas d'inconvénient puis- qu'une augmentation d'effort se produirait, si l'armature même avait été prolongée pour atteindre le même point de soute- nements les forces R, R1 et R2 agissant sur la poutre 10 créent des moments de flexion à chaque section de la poutre, sauf'à gauche du support qui est supposé être en R et qui, à son tour, produit dos efforts de flexion dans ces sections, efforts dont l'amplitude est facile à calculer par les moyens connus.
Comme la longueur de la poutre 10 au-delà' du joint 15 est petite com parativement à la longueur complète de la structure, le moment de flexion maximum en un point quelconque de cette longueur est.. petit comparativement au moment de flexion maximum de la struc- ' ture. Dans ces conditions, une poutre d'une épaisseur et d'une section transversale relativement faibles sera capable de ré- sister aux efforts produits.
En outre, la forme la plus efficace de poutres, au point de vue de la résistance à la flexion, est , celle qui a un .rebo rd en haut. et en bas, et où le rebord du bas forme une surface continue, dont ,une partie sert d'appui sur le . mur ou la charpente de support Toute la partie de la poutre 10 qui dépasse sur le mur porteur ne sert en rien à soutenir la' ,
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charge ou à résister à la réaction du support, et s'il n'est pas désirable que la poutre 10 déborde sur le support, on peut couper le bout qui est en trop.
Sur la figure 11, la poutre 10 est reliée aux joints 15 et. 16 de l'armature, mais si on le dé sire, on peut former la'poutre de manière à la relier aux joints
15 et 17 ou aux joints 17 et 18, ou à plus de deux joints, vu qu'il est généralement plus simple de déterminer les efforts quand la liaison est faite avec deux joints seulement, ce qui tient les efforts séparés et distincts, et suivant le type qu'on veut dans chaque partie de la structure.
Ce qui précède montre que, par le moyen de la présente in- vention, il est possible de construire un élément papable de sup- , porter des charges transversales dans lesquelles la partie sou- mise à de forts moments de flexion peut être. faite d'éléments assemblés soumis à des efforts de tension ou de compression de l'amplitude maximum qu'on veut, attendu que les parties où les moments de flexion sont relativement petites peuvent être faites d'éléments soumis à de simples efforts de flexion et ayant des surfaces continues,dont toutes les parties peuvent être employées comme support pour la structure entière, de manière à combiner en une même structure tous les avantages propres à une armature, c'est-à-dire le maximum d'efficacité dans l'emploi d'une quantité ,minimum de métal,
et tous les avantages propres à une poutre, c'est-à-dire la faculté de régler la longueur de portée, due à la surface portante continue présentée par une poutre,
Dans la structure représentéesur les figures 1 à 6, il y a cinq éléments, à savoir: deux barres droites 1 qui constituent la ligne du haut; deux barres semblables 2 qui constituent la ligne du bas, ces dernières étant droites sur la plus grande partie de leur longueur, mais ayant leurs extrémités recourbées por former les coudes 2a continués par des parties 2b parallèles aux extrémités correspondantes de la ligne 1 du haut;
enfin une tige ou barra 5 qui forme, dans la partie intermédiaire entre les li- gnes 1 et 2, des replis successif s en forme de V, avec angles- 3a entre la paire supérieure de barres 1 et la paire inférieure de
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barres 2 Les diverses barres sont soudées électriquement ou au- trenent pour leur jonction rigide aux points où les angles 3a du corps central 3 passent entre les barres doubles 1 et les barres doubles 2.
Toutefois, pour simplifier, il est préférable de souder ensemble les barres aux endroits en question, la barre millen étna entre les barrée du haut et dû bas, comme on le voit en coupe sur les figures 3 à 6 les diverses soudures étant ef- fectuées soit- successivement, soit simultanément.
Pour donner une force suffisante à l'extrémité de l'armatu- re quand elle repose sur le support, pour porter la charge, il faut que cette extrémité soit établie avec soin. Comme on l'a déjà dit, les parties 2b qui terminent les barres 2 infé- rieurs sont parallèles et plus ou moins contigues avec les parties des barres supérieures 1 Ces'extrémités des barres 1 et sont fixées ensemble au moyeç de deux plaques de renforcement qui passent entre les barres supérieures sur une courte distan- ce au-delà des parties adjacentes aux parties 2b de la ligne infé- rieure, et qui sont formées avec des rebords 5 débordant lacté- râlèrent,
et passant. sous les parties b La section des deux plaques opposées dans l'extrémité de la pièce finie (figure 36 est en forme de T renversé, et tous les éléments qui entrent . dans la structure en ce point, comme ailleurs, sont soudés ensem ble sur des points de contact espacés ou suivant une ligne conti nue, de manière à assurer la rigidité et à assurer le maximum L'épaisseur des plaques 5 par rapport à l'épaisseur de toute l'armature, là où ces plaques s'étendent à l'intérieur au-delà Ce l'extrémité de la pièce, peut naturellement varier,
mais cornue l'indiquent les figures 3 et 5 elles s'étendent dans le bas à peu près sur un tiers du développement vertical total de l'armature et elles arrivent, intérieurement, au moins jusq'au premier angle 3a , ouvert vers le haut, de la partie intermé diaire 3
Dans cette forme particulière de l'invention, la partie 2a ne fait pas un joint avec la ligne 1, mais les deux parties sont .
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rigidement unies avec les plaques 5 en des points presque con- 'fondus et, pratiquement, elles agissent comme si elles étaient directement unies l'une à l'autre, Les plaques 5 sont, de pré- férence, unies dune façon continue aux prolongements existant au-delà du pont 15 des éléments 1 et 2, en formant une vraie poutre dans cette partie de la structure. Ell'es peuvent être unies d'une façon continue aux éléments 1 à droite du point 15 (figure 11) pour former un élément composite qui agit à la fois comme une pièce de tension ou de compression de l'armature, et aussi comme une poutre pour transmettre la réaction du support aux joints de l'armature, ou bien elles peuvent être unies seu- lement au joint 16.
Comme onle voit, sur les figures 1 et 2 les extrémités
3b du corps intermédiaires 3 peuvent être formées parallèlement aux barres 2 du bas et arriver au-delà des parties coudées vers le haut 2a de ces barres. Ces extrémités 3b servent de prolonge- ment à travers l'espace angulaire laissé entre un mur vertical . sur lequel reposent les extrémités de l'armature, et les parties inclinées 2a des barres du bas, et les lattes de faite peuvent -être attachées à ces extrémités et, par suite, être passées direc- tement à travers le' mur.
La longueur de ces extrémités peut être telle qu'elle couvre ,le maximum de distance qui peut être laissé, et, si c'est néces- saire, les barres composant ces extrémités peuvent être coupées pour finir au ras du mur,
Comme on le voit sur la figure 7, les parties inclinées' 2 a des barres du bas n'ont pas besoin d'être coudées vers le haut avec le même angle que celui qui forme les coudes successifs de l'élément intermédiaire. 3, comme c'est le cas sur les figures 1 et 2; elles peuvent former un angle obtus, de manière à écourter les parties horizontales 2b de ces barres qui entrent directement dans les extrémités de l'armature complète.
Cela permet d'allon- ger la pièce extrême de l'armature, renforce celle-ci contre les flexions et permet une nouvelle extension de la longueur de portée sans dépense supplémentaire de fabrication de l'armature, puisque la longueur de surplus des barres employées pour faire la
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ligne du bas de l'armature est la même, ou à peu près, dans les deux cas.
Les autres particularités de la structure modifiée re- présentée sur la figure 8 restent sans changement, et ne nécassi tent aucune description spéciale, sauf que la pièce intermédiaire
3 finit dans Le plan des barres 1 du haut auxquelles elle est soudée comme le sont les coudes successifs de cette pièce 3
Les ties ou barres 1 et 2 ont été décrites comme étant à section ronde ou carrée ; mais elles peuvent aussi affecter une autre forme.
Par exemple sur la figure 8 les barres supérieures
6 sont des barres profilées ou cornières dont une aile est, horizontale et l'autre aile est verticale et appliquée contre la pièce 3 intermédiaire. Dans cette structure, il est inutile d'employer des plaques comme la plaque 5 visée plus haut pour donner la rigidité nécessaire aux extrémités de l'élément.
La figure 9 représente une barre 7 en U renversé pour.la barre supérieure, cett e .b arre unique remplaçant les deux barres ou les deux barres cornières 6. Enfin, la figure 10 indique'non seu lement une barre 7 en U pour la pièce supérieure, mais une barre semblable 8 pour la. pièce inférieure, les ailes de la brres 8 étant,;.] de préférence, vers le haut..;.' Cornue il- a été dit précédemment, la forme donnée aux extrémi- tés de la pièce a une grande importance ; ces extrémités sont, 'en effet, des poutres qui supportent les efforts produits au centre de l'armature et en même temps supportant l'excès des momende de flexion.
D'autre part, en raison de la flexibilité assurée le long de la. por-bée, pour laquelle une armature particulière peut être em- j ployée, l'armature de l'invention est d'un emploi plus universel que des armatures qui doivent être établies pour une portée déter- minée. Enfin, tous les éléments entrant dans la construction de la nouvelle armature sont de profils courants, barres rondes, "rec- tabulaires ou profilées, de sorte que la fabrication est très.sim-; ' plifiée qu'elle nécessite très peu d'outillage spécial, et que le soudage, au moyen duquel les éléments sont reliés ensemble, peut être effectué à l'aide de machines à souder ordinaires.
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Par sa forme spécifique, la nouvelle armature trouve un large emploi comme poutrelles pour'planchers; elle peut d'ail- leurs servir pour faire des colonnes ou renforcer un plancher ou une toiture en béton de forme courante, où l'armature est complètement noyée dans le béton. Elle peut être employée aussi dans une position inclinée, au lieu d'être placée horizontalement, de manière à servir de pannes de combles.
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Un élément de construction pour le bâtiment, caractérisé par:
La combinaison d'une partie établie pour supporter les char- ges sur des points déterminés à volonté, avec parties extrêmes sur lesquelles la structure entière peut être supportée ; ces parties présentant une infinité de points pouvant être pris à volonté, au moyen desquels la portée de l'élément de structure peut être modifiée dans de larges limites sans changement dans la fabrication de l'élément lui-même; les parties extrêmes faites, de préférence, comme éléments formant poutre, présentant une surface porteuse continue sur laquelle l'armature peut reposer, de manière à.présenter un nombre illimité de points d'appui;
la partie principale ou centrale construite comme armature com- prenant des barres formant les lignes de pourtour en haut et en bas, et des barreaux intermédiaires; un prolongement présentant un nombre illimité de points de soutien, et relié à l'armature à la structure pour .s'étendre à l'intérieur de celle-ci au moins jusqu'à un des points voisins de l'extrémité de l'armature; cette extension reliée à l'armature au.x points où les barreaux intermédiaires ont leur intersection avec les barras limitant, l'armature en haut et en bas; l'union de ladite extension avec l'armature facilitée par le fait que les barres formant la line du bas de l'armature sont coudées vers le haut près de l'extr- mité, puis se prolongent parallèlement à la ligne du haut, tout près de celle-ci;
le prolongement en poutre uni avec. cette partie extrême des barres de la ligne du bas, et avec la li ne du haut, en s' étendant à l'intérieur de l'armature; à l'endroit
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où la ligne du bas et celle du haut sont composées chacune de deux barres parallèles, l'extension en poutre insérée entre ces paires de barres près des extrémités de l'armature, et munie d'ailes saillantes latéralement sur lesquelles portent les pointas de la ligne du bas.