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Perfectionnements aux congés on listels dans les pièces de charpente ponr constructions métallique@*-
La présente invention est relative à des perfec- tionnements apportés aux pièces employées pour la construction, telles que 2 poutres, pontrelles, longrines, rails on barres, jambes de force on potelets et diverses pièces en métal lami- nées, coulées, ou forgées et elle a pour objet un congé ou lis-
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tel de forme nouvelle réunissant: les parties adjacentes des pièces en question.
La description qui va suivre., en regard du dessin annexé, donné à titre d'exenple , fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 est une coupe transversale d'une poutre en I dont les ailes sont raccordées à lame par des congés ou listels conformes à l'invention.
La fig. 2 est un schéma montrant les étapes à sui- vre dans l'élaboration d'un congé parabolique qui est tan- gent aux surfaces à unir.
La fig. 3 est un schéma montrant les avantages du congé perfectionné sur un congé en forme d'arc circulaire de marne portée.
La fig. 4 est une table montrant la simplicité des formules employées pour calculer les propriétés dudit con- gé par rapport aux formules qui sont employées pour calcu- ler les propriétés des congés circulaires.
La fig. 5 est un schéma montrant les avantages du congé parabolique sur un congé en forme d'arc couvrant la même superficie.
La fig. 6 est une coupe à plus grande échelle d'une cornière dont les ailes sont raccordées par un congé parabolique et montre l'économie réalisée en meulant le à 1 aide bor 'une poinçonneuse utilisée pour percer des trous dans le oisinage immédiat du congé.
Le figure 1 montre un mode de réalisation de l'in- vention sous la forme d'une poutre en I comprenant une âme 10, présentant des ailes 12 qui y sont raccordées par les congés perfectionnée 14 de forme ou contour particulier, comme cela va être décrit d'une façon plus détaillée ci- après.
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Il est de pratique courante en matière de cons- truction ou de bâtiment d'assurer la jonction entre les surfaces d'intersection d'une pièce ou section au moyen d'un listel à trois faces dont deux coïncident avec les prolongements des surfaces à réunir, tandis que la troisiè- me consiste en une surface courbe concave, qui par ses bords externes, est tangente aux deux surfaces à raccorder.
Jusqu'à présent, il a été d'usage de donner à la courbe la forme d'un arc circulaire, et lorsque le métal est dis- posé sous cette forme, on constate que la section ou partie est déficitaire sous le rapport de la force, de l'adaptabi- lité, de la régularité de contour, de la qualité de produit, de la facilité de fabrication et de la possibilité d'en calculer les propriétés.
L'invention a entre autres pour objet de réduire ou de supprimer ces déficits et ce résultat se trouve obte- nu par l'utilisation d'un arc de parabole à la place d'un ou plusieurs arcs circulaires, la dite parabole étant dis- posée de façon à être tangente aux deux surfaces à unir. On réalise cette disposition dans le cas le plus courant de congés symétriques, en obligeant l'axe principal de la para- bole à rencontrer l'arête d'intersection des deux plans à ré. unir. Dans le cas plus rare de listels dissymétriques, il est impossible d'obtenir la surface courbe an moyen d'un seul arc circulaire et on a eu recours jusqu'à présent à une combinaison compliquée de deux ou plus de deux arcs de ra- yons différents dont le calcul des propriétés est extrême- ment difficile.
Selon l'invention, une courbe parabolique unique est facilement réalisée, comme on le voit à la fig.
2, grâce an procédé suivant qui peut être appliqué quel que soit l'angle existant entre les surfaces à réunir et quelles que soient les longueurs des tangentes concourantes BD et FD.
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Pour construire une parabole tangente à BD et FD, on mène par N,le milieu de BF, la droite DL:; puis BLW et
B'D' perpendiculairement à DL, et BB' et WFF' parallèlement à DL.
L'intersection C de BF' et B'F donnera le sommet de la parabole désirée, dont l'axe principal sera parallèle à DL.
La ligne BC sera menée perpendiculairement à BD de manière que CO=1 GK.O sera alors le foyer de la parabole.
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Avec ces données, on peut tracer la courbe et cal- culer la superficie enclose et les propriétés d'après des équations bien connues de la parabole.
La raison pour laquelle on parvient à une plus grande simplicité de calculs comprenant la parabole et ses tangentes, réside dans ce fait que des formules utilisant ses coordonnées rectilignes impliquent l'usage d'une pre- mière puissance d'une coordonnée et d'une seconde puissan- ce de l'autre coordonnée, alors que les formules de l'arc circulaire impliquent: l'emploi de secondes puissances des deux coordonnées.
Ces formules sont données sur la table de la fig.4 qui doit se lire concurremment avec les figures 3 et 5 .
Sur ces figures, les portées descongés circulaires et des congés paraboliques sont indiquées par les lettres T et F respectivement.
Le point d'intersection des tangentes à 1 rame et leiles, comme montré aux figures 3 et 5, est désigné sous le nom de racine pour plus de commodité d'expression.
Sur ces figures 3 et 5, les lignes de dimension ]!± et de désignent respectivement les distances horizonta- le et verticale du centre de gravité du listel circulaire à la racine.
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De même, les lignes wp et dp indiquent les distan- ces horizontale et verticale entre le centre de gravité du listel parabolique et la racine.
Se et ap sont les distances respectives entre la racine et le congé mesurées suivant une ligne passant par le foyer de la prabole.
La position du centre de gravité de la surface du des/ listel, et autres données, indiquées aux figures 3, 4 et 5. est particulièrement utile dans le calcul de la résistance ou de la solidité des sections ayant la forme perfectionnée objet de l'invention.
Figure 4, les trois premières colonnes s'appliquent au cas où les tangentes BD et FD à la parabole sont égales et perpendiculaires. Les six dernières colonnes s'appli- quent au cas où l'angle d'inclinaison d'une tangente sur la perpendiculaire à l'autre tangente est @ = 5 de- grés.
La colonne 1 indique les propriétés exigées dans l'industrie :
S Superficie du listel. dc ou dp= distance verticale entre le centre de gravité de l'arc circulaire on parabo- lique respectivement, et la racine. wc ou wp = Distance horizontale correspondante.
.se. ou sp = Distance minimum entre la courbe et la racine.
Il = Moment d'Inertie du listel autour dtun axe horizontal par rapport à son centre de gravité.
I2 = Moment correspondant d'Inertie par rapport à un axe vert ical.
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La colonne 2 donne des formules pour les proprié- tés d'un listel de rayon ( R ) et dont le demi,..,- angle des rayons issus des points de contact des tangentes est @@ = @@@ , si @@ = l'angle d'inclinaison.
La colonne 3 donne des formules correspondantes pour un congé on listel parabolique de portée tangentielle (F ) et d'angle de pente ou inclinaison @.
La colonne 4 traduit les formules de la colonne
2 en fonction du rayon du congé circulaire dans le cas où @ = 5 dégrée.
La colonne 5 exprime les mêmes quantités que cel- le de la colonne 4 en fonction de la portée, de façon à permettre une comparaison directe avec le bongé parabolique. les nombres de
Ce résultat est obtenu en divisant la colonne 4 par la puis- sance respective de 0,9163, .,pour@une, portée = R x 0,9163 ( colonne 4
La colonne 7 traduit d'une manière analogue les formules de la colonne 3 en fonction de la portée tangentiel le F d'un congé parabolique lorsque * - 3 degrés.
La colonne 6 donne en pourcentages une comparai- son des colonnes 5 et 7, montrant l'avantage d'un listel pa- rabolique sur un congé circulaire lorsque tous deux ont la même portée ( F ou T ), le plus important de ces ajutages consistant en une économie de 20,1 pour cent en surface.
La colonne 9 exprime la colonne 4 en fonction de la portée d'un congé circulaire ayant la même surface qu'on congé parabolique, lorsque @ = 5 degrés.
La colonne 8 donne en pourcentages une comparaison des colonnes 9 et 7 montrant l'avantage d'un listel parabo- lique sur un congé circulaire, de même surface, le plus important de ces avantages étant une augmentation de 11,9% dans la portée.
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Bn ce qui concerne la solidité, ou résistance, il est constant d'admettre que l'efficacité d'une sectbn on partie se trouve accrue en disposant autant de métal que possible aussi loin que possible - . du: centre de gravité de la surface. La figure 4 donne un tableau exact qui mon- tre -(à la colonne 6)- qu'avec une inclinaison de 5 degrés, pour une même portée tangentielle, la surface en coupe transversale du congé parabolique montré en traita continus à la figure 3 est de 20,1 moindre que celle d'un listel à arc circulaire, montré en traits pointillés, ou qu'avec la même surface de congé, comme cela est montré graphique- ment à la figure 5, la portée tangentielle est de 11,9 % plus grands.
Avec une pente plus faible, les avantages qu' offre la présente invention sont encore plus grands. Tout ou partie du gain en superficie de métal est reporté sur l'aile ou les ailes, là où ce gain se trouve encore plus loin du centre de gravité et donne, par conséquent, une sec- tion ou partie plus forte pour un poids donné.
En ce qui concerne l'adaptabilité, il ressort de l'examen des figures 3 et 6 qu'il faut moins de rognage ou ébarbage à l'extrémité d'une pièce qui se trouve encadrée par l'un des cotes d'une pièce utilisant le.présent listel parabolique. Un autre exemple de cet accroissement d'adapta.
bilité est montré à la figure 6, dans laquelle on voir qu'il faut 26% moins de meulage autour du bord 16 d'une poin- çonneuse 18 lorsque des trous sont percés à proximité immé- diate du listel d'une section ( comme cela est souvent né- cessaire ) et que cette décroissance dans la quantité de métal enlevée par la poinçonneuse ( ce qui est indiqué par la surface 20 entre les traits pleins et les traita poin- tillés ) augmente d'une façon correspondante la durée de
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la poinçonneuse, Conformément à l'invention, le dessous des écrous ou têtes de boulons peut également s'adapter plus étroiterment contre la surface de l'aile d'une pièce à laquelle le présent listel est appliqué.
En ce qui concerne l'avantage de la régularité du contour dulistel établi conformément à l'invention, on sait parfaitement dans l'art de laminer des sections de métal que, dans la production de certaines sections, s'il n'est pas donné au congé une surface suffisante, le métal de l'âme adjacent à la racine a tendance à s'étaler ou à s'amincir davantage qu'en tout autre point. Cette irrégu- larité ( qui est également une source de faiblesse en un point critique ) est diminuée ou éliminée grâce à l'ac- croissement de la surface du congé obtenu., conme il est dit, ci-dessus.
En ce qui concerne la qualité du produit, on sait très bien, en matière de construction, que l'une des condi- tions exigées pour une section ou pièce métallique, qu'elle soit laminée ou coulée, c'est l'absence d'afforts non équi- librés dûs ar refroidissement interne, et on n'ignore pas moins que ces efforts atteignent le maximum lorsque le mé- tal est massé en une partie d'une pièce qui, par conséquent, se refroidit lentement, comparativement aux parties plus minces qui se refroidissent plus rapidement.
Les figs. 3 et 5 montrent que le présent congé ou listel parabolique diminue la masse de métal aux intersections ( qui consti- tuent nécessairement les parties les plus épaisses ) et assure par conséquent un refroidissement plus uniforme de la section pendant la fabrication, d'où un produit de meil- leure qualité.
Un autre avantage de l'invention réside, dans la facilité de fabrication. Les sections laminées dissymétri-
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ques utilisant le congé parabolique se déforment moins au cours de leur refroidissement et demandent moins de re- dressement ultérieur. Dans le cas de pièces de fonte qui ne peuvent être redressées, la diminution correspondante de déformation permet au fabricant d'utiliser des pièces qu'il serait autrement dans l'obligation de raoler ou gratter.
En ce qui concerne la possibilité de calculer les propriétés, on sait parfaitement dans le bâtiment que le calcul exact des propriétés des sections on pièes utili- sant des congés ou listels en forme d'arc circulaire, of- fre des difficultés telles que de nombreux constructeurs oht pris l'habitude de négliger l'effet que peuvent exer- cer les congés sur les propriétés de solidité on de résis- tance, bien que dans certains cas cette manière de faire de traduise par des erreurs de 6 % environ. En fait,, les demandeurs sont d'avis que l'on n'est jamais jusqu'à pré- sent parti, pour ces calculs, des formules données figure 4. Une comparaison de ces formules ( colonne 2 ) avec les formules corrspondantes pour le congé parabolique (colonne 3 ) donnée à la colonne 4, fait voir la bien plus grande simplicité de ce dernier.
Dans ces condit ions, les propriétés exactes de toutes les sections on pièces utili- sant le congé ou listel parabolique peuvent être facile- ment calculées, en sorte que les gêna du métier peuvent facilement tirer le bénéfice de propriétés exactes au lieu des propriétés approximatives telles qu'elles se présen- tent actuellement.
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