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" Système de toiture "
Pour mettre sous toit de larges locaux, on procède actuellement, d'une manière générale, de telle sorte- rue l'on dispose des poutres de toiture à des intervalles deter- minés, et qu'entre celles-ci on place des armatures sur lesquelles on pose ensuite les chevrons. Les poutres de ces constructions, ainsi que de toutes les autres, doivent être calculées en tenant compte du poids propre du toit, de la charge de la neige et de la pression du vent, tant pour une charge régulièrement repartie que pour une charge unilatéra- le, et doivent par suite avoir de très fortes dimensions.
La présente invention apour out d'obtenir une écono- mie importante de matière première et une réduction du temps nécessaire à la construction, sans toutefois mettre en danger la résistance de la construction.
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Suivant l'invention, on atteint ce résultat ¯,al' la jis- Obition de poutres arquées résistant à la flexion et, dans 12. partie de celles-ci voisine du faîte, des liens horizon- taux, ces derniers transMettant les efforts unilatéraux ro- #roïiaut de cj tardes irrégulièrement réparties, iMtjiédiatement des
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des poutres a points d'ancrage. De préférence, on donne aux ..outres la forme d'arcs à triple articulation, et on les dis- ose près les unes des autres, de telle sorte que l'on peut fixer la couverture du toit directement sur elles.
Lorsqu'il
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±>'agit de la mise sous toit de halles de granae longueur, il est avantageux de disposer,entre les poutres en arc, à de grands intervalles, des poutres servant de joints d'ancrage,
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dans lesquelles prennent les arcs-boutants de c.il.ê.::BÍf5 qui b&oroet les poussées unilatérales des poutres arquées qui y sont raccordées. Quand il s'agit d'une construction en jeton, on avec avantage la poutre en arc et le lien hori- arquée
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sontal par une 1?laque de toiture en ooton, qui est réunie ric:i':.t:r:1ert, sur toute sa longueur, avec la poutre d'ancrage.
Suivant une autre construction établie suivant 1' invention, et que l'on peut employer d'une manière particulièrement avantageuse, pour des toits plats et des ponts, les butées dos pièces (poutres, plaques) supportant la poussée unilatéra-
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le sont indépendantes et disposées au-dessus des portée s tflftl ,mM en arc.
Le de,:;;ill annex± représente à titre diverses for-tien d'exécution de l'objet de l' ir- iront ion. Dan ce dessin: î/iji. 1 3 Montrent des dc- poutres en arcs triple Jtrciculaivion; i'i.4 bt une vue en plan de la figure 2; i'i(î 5 et représentent, on élévation et en plan, une construction avec ,outres arquées ri-;ides; Fig. 7, S et 9, 10 représentent d'autres forces d'exécu-
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tion de l'objet de l'invention, en coue transversale et en coupe longitudinale; Fig.ll et 12 représentent un détail du faîte;
Fig. 13 représente un toit plat, et
Fig. 14 à 16 des formes d'exécution en bois ou des détails.
1 désigne les poutres en arcs composées de plusieurs sections et qui sont disposées à des intervalles si petits lei unes des autres que la couverture du toit peut être fixée immédiatement sur elles. Ces poutres présentent des dimensions telles qu'elles sont capables de supporter la charge du toit quand . elle est uniformément répartie. De préférence, ces poutres en arcs ne sont pas faites d'un seul tenant, mais sont interrompues au faîte 2, de telle sorte qu'elles agissent statiquement comme arcs à triple articulation. Dans les surfaces formées par des éléments de poutres disposés de la même manière, on monte des liens horizontaux qui présen- tent de préférence la forme de châssis triangulaires ou trapézoïdaux 3.
Dans le construction de toit de la fig.4, qui sert. 2, former la toiture de halles de grande longueur, la disposition est prise de telle sorte qu'entre les poutres en arcs 1 on intercale, à. de grands intervalles, des contre- forts .1 qui,ou bien s'appuient contredes piliers dont la solidité est à l'épreuve, ou bien sont établis comme points d'ancrage, pour absorber les efforts de poussée, par la dis- position de tirants 5.Chacune des poutres en arc est reliée aux arcs-boutants 6 et aux pièces ¯7 des châssis 3, aux points de liaison de ceux-ci, et les arcs-boutants de tous les châssis disposés entre-deux poutres d'ancrage voisines sont raccordés à ces poutres.
Lorsqu'il arrive que l'une des parties d'.un tôît soit plus chargée qu'une autre, par exemple par de la neige ou par la pression du vent, cela se traduirait par une poussée horizontale au faîte. Cette pression est évitée par la pré- sence des liens horizontaux (châssis), car la poussée qui
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",L,..... "':E' V d . est créé les diverses poutres en arc est absorbée "par les pièces longitudinales et transversales de ces châssis, et la composante de poussée qui reste dans l'arc-boutant est immé- diatement transmise à un point du faite de la poutre d'ancrage ou, s'il s'agit de courtes halles, par les murs pignons, et absoroée par ceux-ci.
Pour soulager également les poutres en arc à leurs ex- trémités de portée, on peut également disposer à ces endroits des châssis 8 agissant de la même manière. L'action de ces châs sis ressortant sans autres explications de ce qui précède et d'une inspection de la figure 4.
Le compartimentage entre les poutres d'ancrage et les poutres en arc (fig.2) ne sert qu'à donner un meilleur aspect à la construction, et n'est pas statiquement nécessaire , parce que les faibles réactions verticales qui: se produisent sont absorbées de préférence par un longeron 20 disposé au faite, et qui transmet immédiatement ces efforts aux organes d'ancrage. Si l'on ne désire pas donner au toit la forme d'une voûte, on peut prévoir au faite du toit des pièces 9 qui servant à donner au toit une surface droite ou horizontale et qui sont supportées par'le longeron 20.
Les fig.5 et 6 représentent une forme d'exécution dans laquelle les poutres on arc-présentent la forme de poutres rigides d'un seul tenant et sont reliées au faîte avec un caisson rigide longitudinal 10, qui remplit les mêmes fonctions que les châssis des figures précédentes, à savoir, en cas d'inégale répartition de la charge, de transmettre la poussée unilatérale aux points d'ancrage, c'est-à-dire pour les halles courtes, aux murs pignons, et pour de longues halles, à ces murs pignons et aux poutres d'ancrage disposées entre eux. e
On peut naturellet disposer également des caissons ou poutres en treillis du même genre, et dans le même but que les châssis, sur les extrémités de portée des poutres en arc.
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La matière dont sont faites les poutres en arc, est de préférence du 'bois ou du fer.' Quand la construction est faite en bois, les poutres en arc sont constituées par des madriers ou planches assemblés bout about et reliés antre eux par des tirants également en bois, au moyen de chevilles da bois. Les joints des divers madriers sont établis de telle sorte que tous ces madriers sont de conformation semblable, et que par consé- quent on peut les fabriquer on les couper mécaniquement en grandes quantités.
Le montage de toits construits de cette manière est extrê- mement rapide et simple. On coupe d'abord les madriers aux di- mensions voulues, on les amène à pied d'oeuvre, et ensuite on les assemble mécaniquement pour former les poutres en arc sui- vant l'invention. Ensuite, on soulève simultanément un certain nombre de ces poutres en arc au moyen d'un appareil de levage, on les place sur,l'arête du mur et on les amène à leur position définitive, après quoi on procède à la pose des liens horizon- taux.
Quand la construction est exécutée en fer, on établit, de préférence les poutres arquées sous forme de fer profilés d'un seul tenant, ou bien on les compose de plusieurs fers profilés que l'on assemble- entre eux au moyen de tirants, par des joints biseautés. Sur une construction en fer ainsi'établie, on peut fixer immédiatement des plaques en béton toutes prêtes, ou une autre couverture,incombustible. Lorsque le tôit est fait en béton armé, la construction établie suivant la présente inven- tion présente encore un avantage spécial. Il suffit de donner aux poutres en arc les.dimensions nécessaires pour supporter la charge propre, et éventuellement la pression du vent tandis que c'est la construction en béton armé qui absorbe tous les autres efforts.
La couverture de la construction peut de préfé- rence être constituée par une couverture suspendue aux poutres
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en arc.
Quand il s'agit d'un toit en béton armé, on peut encore obtenir une économie supplémentaire,en recouvrant le toit complètement, par exemple, par une couverture suspendue droite, ou portée seulement par les poutres d'ancrage. Dans ce cas, au lieu des poutres en arc, on place seulement l'armature de fraction ordinaire, parce que les pressions sont supportées par la couche debéton, tandis que les poutres ou les châssis servant à supporter la poussée unilatérale sont remplacés par une lame - ou poutre en béton armé s'appuyant contre les points, d'ancrage. Il n'est pas nécessaire, dans ce cas, d'avoir une couverture complète , par ceque les armatures en fer ne portent pas elles-mêmes.
toit de
Les avantage, que procure une construction de/ce genre sont multiples. Par suite de ce fait que les poutres en arc ne doivent être calculés et dimensionnés que pour supporter une charge uniforme, c'est-à-dire suivant la ligne de pression, on obtient un grand avantage économique en ce qui concerne les dimensions, parce que théomiquement, et quand la forme des pouk tres @uit la parabole, c'est-à-dire la ligne de pression, il ne se produit aucun effort de flexion, mais seulement des efforts axiaux.
gais même lorsque la forme des poutres est une ligne brisée, les couples de flexion @e maintiennent dans des limites très basses, et les efforts de flexion qui meuvent se produire ne dépassent pas 1/5 à 1/8 de ceux qui se produisent avec les constructions, actuelles, dans lesquelles les effets des charges unilatérales ne sont pas rendus inof- fensifs. En outre, lorsque la construction est exécutée en oois, le prix du bois est réduit, parce que par suite de l'emploi de @adriers, on peut employer une quantité plus grande de bois brut qu'avec les anciennes constructions, dans lesquelles les bois équarris doivent généralement être
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découpés en plein bois.
En outre, le poids plus faible des poutres arquées pe@@et, par suite de la simplicité du montage, une réduction considérable du temps né- cessaire à la construction, et une économie de main d'oeuvre, abstraction faite de ce que, jusqu'à ce que les poutres en arc soient terminées, il suffit d'employer des ouvriers auxiliaires à bon marché.
Dans les formes d'exécution décrites, dans ce qui précède, on emploie pour le béton armé comme pour les constructions en bois ou en fer des poutres d'anora- ge 4 disposées à de grandes distances qui supportent les suppressions qui se produisent en cas de charge unilatérale sous forme de triangle, c'est-à-dire de sys- tèmes de tiges reliant de part et d'autre le faite avec le sommet das murs. Cette disposition est tech- niquement possible mais est toutefois encore un peu compliquée.
La fig. 7 représente une forme d'exécution suivant laquelle ces poutres d'ancrage 4 sont constituées par des arcs en béton ou en béton armé qui sont reliées en béton sur toute la longueur avec la plaque 21 du toit. On obtient ainsi une mise sous tension de l'arc en béton du toit, qui. donne de très bons résultats au point de vue statique et qui permet d'employer un mode de fabrica- tion simple, et commant dans la construction en béton armé.
La plaque en béton du toit possède, en raison de la section homogène et de son armature continue,une rigidité consi- dérable de telle sorte qu'elle possède aussi réellement les quantités de liens horizontale qu'elle doit avoir suivant l'invention, quand la plaque est armée en croix et est établie, par exemple d'après le procédé
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Torkret . Toutefois, quand il s'agit de grandes portées la plaque unie ne sera pas à même d'assurer à elle seule cet effet de lien.
Dans des cas pareils, on disposa au faite une nervure de renfort longitudinale
22 qui absorbe les couples de torsion et de flexion (Fig. 11) quand il s'agit de toits de faille portée et de peu de longueur, on peut se passer des poutres d'ancrage et de nervures de renforcement longitudinales spéciales si'on réunit rigidement la plaque de béton du toit ,directement avec les mars-pignons .
Lors- que des ouvertures 23 doivent être réservées dans le toit pour dex fenêtres, des lanterneaux, etc. on don- ne aussi aux brides 24 entourant ces ouvertures les dimensions et l'armature nécessaires pour résister aux couples de torsion et de flexion de telle sorte que les avantages de la construction peuvent aussi être utilisée comportant les fenêtres lanterneauxy etc.les plus divers (fig. 12).
Quand il s'agit de grandes portées , il est avan- tageux, pour conserver une épaisseur- minimum détermi- née de la plaque en arc du t6t de prévoir des nerva- res de renfort entre la crête des murs et le faite du. toit.
De préfère ice, on peut aussi renforcer la plaque 21 du toit par des nervures 25, courant transversalement à l'axe longitudinal du toit à de faibles intervalles et le cas échéant, également par des nervures longitu- dinales 26, tandis que la plaque du toit remplit les fonctions de lien ,mais n'a, à part cela, qu'à servir de support entre les nervures .
Au moyen de ces divers arrangements , il est pos-
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sible avec une plaque de poids arquée en téton de 3 à 4 centimètres d'épaisseur, et des intervalles de 5 à 10 mètres entre les poutres d'ancrage , de couvrir les locaux des plus larges sans employer d'armatures intérieures spéciales, comme dans les constructions normales de toitures en béton. Le poids propre de la plaque est d'environ 100 kgr. par m2, tandis que dans les toits normaux en béton , le, toiture entre les poutres y compris les armatures intérieures, pèse 300 kgr. et plus par m.
Comme il faut que la construc- tion de la toiture soit établie pour supporter des pressions, vent et neige de 100 Kgr. au. m2, on voit combien les conditions sont désavantageuses. dans les constructions normales de toitures en béton puis- que le poids propre de la construction est de trois fois plus élevé que la pression à supporter . La construction décrite donne également, par suite de son moindre poids, une charge moindre sur la base de la construction de telle sorte que l'on doit donner des dimensions moindres aux armatures , aux tiges qui reçoivent la pression des arcs, etc.
Comme toutes les armatures intérieures de la cons- traction sont supprimées, on obtient en outre une grande économie de main d'oeuvre, et une grande sim- plification de l'établissement du bâti et de la cou- verture, cette dernière pouvant être faite diane ma- nière extrêmement simple. On supprime également, par l'invention, les déchets et les pertes qui sont ac- tuellement très importantes, au cours de la pose de la couverture.
La plaque arquée d'épaisseur uniforme couvrant de grandes aurfaces peut suivre beaucoup mieux les effets
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du. réchauffement et da refroidissement que lés toitures en béton de constructions actuelles, où les plaques minces so it reliées à de courtes distances avec de fortes poutres en béton , de telle sorte que la répar- tition inégale des matières entraîne la formation de crevasses.
La fig. 13 représente une application de l'in- vention à des ponts avec voie située au-dessus, appli- cable aussi à des toits plats avec structure por- tante située au-dessous. Les poatres 4 servant à sup- porter les poussées unilatérales présentent la forme de tiges ou plaques allant du faite 10 à des bâtées latérales fixes qui sont situées au-dessus des portées des poutres arquées 1. Cette disposition peut présenter par exemple, des avantages particuliers pour la cons- traction de ponts en béton, dans lesquels le construc- tear est limité par le poids propre élevé de la cons- traction en fonction de la portée maximum.
La dis- position da lien horizontal au. faite permet de dimen- tionier les poutres arquées pour une portée moitié moindre environ, et la poussée qui se produit en cas d'efforts unilatéraux sur le bâti porteur est absorbée par les tiges 4 ou. par la voie. Il est donc possible de diminuer les sections (environ 1/4 des profils normaux) et de réduire le poids de la construction, tout en rendant possible l'emploi de portées beaucoup plus grandes que celles utilisées jusqu'ici.
Il est également nossible d'appliquer la cons- truction de tolturf décrite plus haut à des toits en bois, quant on fait remplir à la couverture de la toiture les fonctions que remplit la plaque arquée en
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béton armé (fig. 14 à 16). Les planches courbes 27 disposées transversalement à l'axe longitudinal du toit sont manies à l'endroit des joints en 28, et éventuellement aussi entre ceux-ci, de madriers 29¯ disposés longitudinalement et sont assemblés à ces derniers au moyen de clous ou de vis.
Les mardiers remplissent donc les mêmes fonctions que les nervures de renforcement 25 dans des constructions en béton armé , en ce 'tens que en utilisant la résistance de la couverture en bois, l'on peut sans utiliser d'ar- matures spéciales donnée-, à l'on Semble la résistance suffisante et placer aussi les poutres d'ancrage à de grands intervalles. Tandis que dans les formes d'exé- cation décrites d'abord, on emploie des liens horizon- taux et des poutres d'ancrage , -la couverture du toit ne servant qu'à garnir et à recouvrir celui-ci, la les fonctions couverture remplit dans ce cas statiques des poutres arquées et des liens horizontaux, de la même manière que la plaque en béton armé.
Naturellement on peut, au lieu d'une couche de couverture unique 27, disposer aussi/deux de ces couches de couverture à une certaine distance l'une au-dessus de l'autre, les longe@ans ou liens 27 étant disposés entre les deux.
R E V E N D I C A T 10 N S.
1. Système de toiture caractérisé en ce que la toiture se compose de poutres (1) arquées, résistant à le flexion, disposées les unes à côté des autres, et en liens horizontaux situés dans le voisinage du faite, ces liens transmettant la poussée unilatérale qui se produit en cas de répartition inégale de la charge, immédiateme @t des poutres à des points d'an- crage (mars pignons, piliers, liens).