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:" Fer à U à ailes latérales à profil amélioré " présente invention consiste en un profil a- mélioré de fer à U à ailes latérales (genre fer Zorès). Un profil de cette forme occupe par rapport à tous les autres profils une position particulière.Dans les autres profils tels que,par exemple, les fers à double T, l'me a une épaisseur qui n'est que le tiers environ de celle des tables, tandis que l'on peut théoriquement donner à un fer à U avec ailes latérales pour ub poids égal au mètre à celui d'un fer d'un autre profil une épaisseur d'me qui soit égale ou supérieure à celle de la faoe supérieure et des ailes inférieures. Ce point est très important pour certaines applications, par exemple dans le cas de barres soumises au flambage.
Cependant, les profils de fers à U avec ailas latérales (genre fers Zorès) que l'on connaissait jusqu'à présent ne permettaient pas d'utiliser pratiquement cet avantage théorique.Des expériences ont démontré, au contraire, que de tels prof ils se déforment dans le sens de l'axe de symétrie,même
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si théoriquement ils sont deux ou trois fois plus forts dans le sens de cet axe que dans le sens de l'axe qui lui est perpendiculaire,
Pour éviter ces inconvénients, on donne au profil qui fait l'objet de l'invention une forme nouvelle dans laquelle on augmente l'épaisseur des deux faces latérales et dans laquelle cette épaisseur croit vers la table supérieure centrale et vers les ailes latérales inférieures.
Conformément à l'invention, il vaut mieux que l'épaisseur suivant laquelle chaque face latérale se raccorde soit plus grande du côté de la table supérieure centrale que du coté des ailes latérales inférieures. En outre, la forme du profil qui fait l'objet de l'invention est telle que la table supérieure centrale et les ailes latérales inférieures augmentent d'épaisseur au voisinage des d'eux faces latérales du fer. Les raccordements robustes ainsi constitués entre les différentes parties du profil et qui contribuent à évil ter les déformations du profil citées au début, sont limitées conformément à l'invention, par une parabole cubique ou une courbe d'allure voisine.
Cette parabole cubique correspond alors à la forme de la courbe qui limite la surface des moments c'est-à-dire de la surface des moments qu'oa obtiendrait si l' on considérait chacun desléments du profil comme une poutre en castrée à l'une de ses extrémités. Ainsi qu'on l'a dit plus haut, les raccords des faces latérales sont plus forts du coté de la table centrale supérieure que du côté des ailes inférieures latérales parce que les charges qui tendent à déformer le profil attaquent les faces latérales avec un bras de levier qui, par rapport à la table centrale supérieure, est de plus en plus grand.
L'invention est basée également sur le fait que les deux afles latérales doivent à un certain point de vue être considérées comme des profils indépendants parce qu'elles ne sont
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pas réunies aux autres parties du profil d'une façon absolument rigide.. C'est pour cette raison que l'invention propose de donner à l'ensemble des deux ailes latérales une section qupérieure à celle de la table supérieure centrale. Cet excédent de section peut être de 20 % environ ou même davantage.
Si cette augmentatiin de section est utilisée pour augmenter la largeur des ailes latérales, elle offre l'avantage d'améliorer l'assemblage du profil avec d'autres pièces dans les constructions les plus diverses. La création de ces candi tions avantageuses d'assemblages est encore favorisée par le fait que les faces latérales forment avec la table centrale supérieure un angle très peu supérieur à 90 ce qui a pour effet également d'empêcher d'une faon efficace que les faces latérales s'ouvrent et s'écartent l'une de l'autre.
L'écart de l'angle formé par ces faces latérales et par la table centrale supérieure par rapport à un angle droit est maintenu aussi faible que possible, mais on est limité à cet égard par les possibilités de laminage, toutefois, il est possible d'autre part de placer les faces latérales perpendiculairement à la table supérieure centrale en les rapprochant l'une de l'autre par pression.
Une autre forme d'exécution de l'invention consiste en un profil dans lequel les ailes inférieures latérales sont placées perpendiculairement aux faces latérales. Toutefois, il est avantageux que dans ce progil la face des ailes inférieures latérales,tournée du côté des faces soit à peu près parallèle à la table supérieure centrale, Un profil de cette forme a l'avantage que les ailes inférieures latérales mêmes ne peuvent être tordues par rapport à la face latérale, Du fait de leur position perpendiculaire, elles se trouvent dans une position neutre, tandis que si elles ne sont pas perpendiculaires à la face latérale, elles devancent la position que les forces de
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déformation tendent à leur donner,
ette forme d'éxécution de l'invention est particulièrement avantageuse dans les cas où le fer profilé doit être cintré en arc ou en forme d'anneau.
Un fer profilé en forme de fer à U avec ailes inférieures latérales, auquel on a donné une forme cornue il Tient d'être exposé, peut être appliqué avec un avantage particulier dans les constructions de toute nature, dans lesquelles on rencontre des pièces soumises au flambage ou à un effort combiné de flexion et àe compression, ou de flexion et de charge en bout. En effet.par la forme donnée au profil, on peut lui communiquer une solidité qui est pratiquement constante dans toutes les directions.
Le profil qui fait l'objet de l'invention peut être utilisé entre autres, pour le soutènement des excavations de mines sous forme d'anneau ou d'arc, car dans ce cas, il y a également tendance au flambage. La grande solidité dans le sens latéral constitue également un grand avantage quand on se sert de ce profil comne chapeau métallique Qans les galeries de mines. On a trouvé en effet, que les chapeaux constitués avec les profila connus jusqu'ici, même si l'effort de flexion est exactement vertival se cintrent vers les côtés en dépassant la limite d'allongement du métal et ils se renversent ou ils se tordent,
D'une façon générale, l'avantage du profil qui fait l'objet de l'invention réside justement dans une résistance particulière ment élevée contre les déformations par torsion.
Cette résistance est, par exemple, quinze fois celle d'un fer à double T normal et dix fois celle d'un fer à double T à larges ailes.
Sur les dessins, on a représenté, à titre d'exemples, des sections de fers conformes à l'invention.
Sur les dessins, on voit:
Fig.l- Un profil en forme de fer à U avec ailes latérales ¯(genre fer zorès) du type connu.
Fig.2-à 4 - quelques exemples d'exécution du profil qui fait l'objet de l'invention.
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Dans toutes ces figures, on a désigné par XX et YY les axes suivant lesquels sont appliqués les efforts principaux.
Dans un profil conforme à la fig,l, un effort de flambage ou de flexion déforme les ailes inférieures latérales 1 et les faces latérales 2 en leur faisant prendre la position indiquée par le tracé en pointillé. C'est ainsi qu'on a trouvé, par exemple, que ces déformations ont pour conséquence que, sous un ef- fort de flambage, le profil s'ouvre en s'écartant de l'axe YY quoique au point de vue purement théorique, ce soit dans le sens de cet axe que les moments d'inertie et résistants soient les plus grands,
Pour éviter ces déformations, les profils des fig.2à4 sont munis de raccords renforcés entre les différentes parties du pro fil, de sorte que ces différentes parties sont assemblées solidement, c'est-à-dire de telle façon que les avantages théoriques du profil puissent être utilisés.
L'épaisseur des faces latérales 2 augmente vers la table supérieure centrale et vers les ailes inférieures latérales 1, cette épaisseur augmentant davanta ge du côté de la table supérieure centrale que du côté des ailes inférieures latérales 1. L'épaisseur de la table supérieure centrale et celle des ailes inférieures latérales augmente d'une façon semblable vers les fàces latérales, les courbes de raccordement 4 ayant la forme d'une parabole cubique ou de forme approchée, Dans ce profil, conformément à l'invention,la section totales des ailes inférieures latérales 1 est supérieure à celle de la table supérieure centrale 3, et les faces latérales 2 forment avec la table supérieure centrale 3 un angle qui est très peu supérieur à 90 ,
Dans le profil représenté sur la fig.21es larges ailes inférieures latérales 1 facilitent beaucoup la fixation du fer au moyen de vis,de rivets, etc.
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Le profil représenté sur la fig. 3 est un exemple d'exécution de l'invention destiné à résister aux efforts de flexion. Dans ce profil les ailes inférieures latérales ont une section totale sensiblement égale à celle de la table supérieure centrale.
Cependant, le cas échéant, la section des dites ailes inférieures latérales peut être augmentée suivant le tracé en pointillé,-
Dans le profil représenté sur la fig.4, les ailes inférieures latérales 1 sont perpendiculaires aux faces latérales 2 tandis que leur face 5, tournée du côté de la face latérale est sensible, ment parallèle à la table supérieure centrale 3. Les surfaces 5 et 6 forment donc entre elles un angle aigu. En'donnant cette forma. au profil, on évite que les ailes inférieures latérales 1 ne s'ouvrent lorsqu'on cintre le fer, parce que le bras de levier des forces de tension et de compression qui prennent nais- sance dans cette opération diminue par suite du rapprochement du centre de gravité 7 vers la face 2.
Comme les ailes inférieures latérales 1 sont perpendiculaires aux faces latérales 2,elles oocupent une position neutrà, tandis que dans les profils connus jusqu'ici, elles devançaient par la position qu'elles occuparient,celle que tendaient à leur donner les forces qui a- issaient sur le fer ?
Dans chacun des cas, on peut donner, dans les profils représentés dans les fig.2 à 4, une largeur 8, à la table super re centrale 3 qui soit à la hauteur totale 9 du profil soit, dans le rapport 1:1,soit jusqu'à 1:0,75 ou 1:1,2,ce qui fait que le profil est sensiblement carré et ce qui favorise l'égalité de la résistance suivant les axes XX et YY,
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The present invention consists of an improved profile of U-shaped side-winged iron (Zores iron type). A profile of this shape occupies a particular position in relation to all the other profiles; in other profiles such as, for example, double-T irons, the core has a thickness which is only about a third of that of the bars. tables, while we can theoretically give a U-shaped shoe with lateral wings for ub weight equal to the meter to that of a shoe of another profile a core thickness equal to or greater than that of the faoe upper and lower wings. This point is very important for certain applications, for example in the case of bars subjected to buckling.
However, the profiles of U-shaped irons with side wings (like Zorès irons) that we knew until now did not allow this theoretical advantage to be practically used. Experiments have shown, on the contrary, that such profiles are deform in the direction of the axis of symmetry, even
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if theoretically they are two or three times stronger in the direction of this axis than in the direction of the axis which is perpendicular to it,
To avoid these drawbacks, the profile which is the subject of the invention is given a new shape in which the thickness of the two side faces is increased and in which this thickness increases towards the central upper table and towards the lower side wings.
According to the invention, it is better for the thickness along which each side face connects to be greater on the side of the central upper table than on the side of the lower side wings. In addition, the shape of the profile which is the subject of the invention is such that the central upper table and the lower lateral wings increase in thickness in the vicinity of their lateral faces of the iron. The robust connections thus formed between the different parts of the profile and which help to avoid the deformations of the profile mentioned at the start, are limited in accordance with the invention by a cubic parabola or a similar curve.
This cubic parabola then corresponds to the shape of the curve which limits the area of the moments that is to say of the area of the moments that oa would obtain if we considered each of the elements of the profile as a beam castrated at the one of its ends. As mentioned above, the connections of the side faces are stronger on the side of the upper central table than on the side of the lower side wings because the loads which tend to deform the profile attack the side faces with an arm. lever which, compared to the upper central table, is increasingly larger.
The invention is also based on the fact that the two side panels must from a certain point of view be considered as independent profiles because they are not
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not joined to the other parts of the profile in an absolutely rigid manner. It is for this reason that the invention proposes to give the assembly of the two side wings a section qupérieur than that of the central upper table. This excess section can be about 20% or even more.
If this section increase is used to increase the width of the side wings, it offers the advantage of improving the assembly of the profile with other parts in the most diverse constructions. The creation of these advantageous assembly candidates is further favored by the fact that the side faces form with the upper central table an angle very little greater than 90, which also has the effect of effectively preventing the faces sides open and move away from each other.
The deviation of the angle formed by these side faces and by the upper central table from a right angle is kept as small as possible, but in this regard one is limited by the possibilities of rolling, however, it is possible to 'on the other hand to place the side faces perpendicular to the central upper table by bringing them closer to each other by pressure.
Another embodiment of the invention consists of a profile in which the lateral lower wings are placed perpendicular to the lateral faces. However, it is advantageous that in this progil the face of the lateral lower wings, turned towards the faces side is approximately parallel to the central upper table. A profile of this shape has the advantage that the lower lateral wings themselves cannot be twisted with respect to the lateral face, Due to their perpendicular position, they are in a neutral position, while if they are not perpendicular to the lateral face, they advance the position that the forces of
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deformation tend to give them,
ette embodiment of the invention is particularly advantageous in cases where the profiled iron is to be bent in an arc or in the form of a ring.
A profiled iron in the form of a U-shaped iron with lower lateral wings, to which a retort shape it wishes to be exposed has been given, can be applied with particular advantage in constructions of any kind, in which one meets parts subjected to the buckling or a combined force of bending and compression, or bending and end load. Indeed. By the shape given to the profile, one can impart to it a solidity which is practically constant in all directions.
The profile which is the subject of the invention can be used, among other things, for the support of mine excavations in the form of a ring or an arc, because in this case there is also a tendency to buckling. The great strength in the lateral direction is also a great advantage when this profile is used as a metal hat in the mine galleries. It has in fact been found that the caps made with the profiles known until now, even if the bending force is exactly vertical, bend towards the sides, exceeding the limit of elongation of the metal and they overturn or they twist. ,
In general, the advantage of the profile which is the subject of the invention lies precisely in a particularly high resistance against torsional deformation.
This resistance is, for example, fifteen times that of a normal double-T iron and ten times that of a double-T iron with wide wings.
In the drawings, there is shown, by way of example, sections of irons according to the invention.
On the drawings, we see:
Fig.l- A profile in the shape of a U-shaped iron with lateral wings ¯ (genus fer zores) of the known type.
Fig. 2-4 - some examples of execution of the profile which is the subject of the invention.
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In all these figures, the axes along which the main forces are applied are designated by XX and YY.
In a profile according to FIG. 1, a buckling or bending force deforms the lower lateral wings 1 and the lateral faces 2, causing them to assume the position indicated by the dotted line. Thus it has been found, for example, that these deformations have the consequence that, under a buckling force, the profile opens by deviating from the YY axis, although from a purely theoretical point of view. , it is in the direction of this axis that the moments of inertia and resistance are greatest,
To avoid these deformations, the profiles of figs. 2 to 4 are provided with reinforced connections between the different parts of the profile, so that these different parts are solidly assembled, that is to say in such a way that the theoretical advantages of the profile can be used.
The thickness of the side faces 2 increases towards the upper central table and towards the lower lateral wings 1, this thickness increasing more on the side of the upper central table than on the side of the lower lateral wings 1. The thickness of the upper central table and that of the lower lateral wings increases in a similar manner towards the lateral facings, the connecting curves 4 having the shape of a cubic parabola or of approximate shape, In this profile, according to the invention, the total section of the wings lower side 1 is greater than that of the upper central table 3, and the side faces 2 form with the upper central table 3 an angle which is very little greater than 90,
In the profile shown in fig. 21, the wide lower lateral wings 1 greatly facilitate the fixing of the iron by means of screws, rivets, etc.
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The profile shown in fig. 3 is an exemplary embodiment of the invention intended to resist bending forces. In this profile, the lower lateral wings have a total section substantially equal to that of the central upper table.
However, if necessary, the section of said lower lateral wings can be increased along the dotted line, -
In the profile shown in fig.4, the lower lateral wings 1 are perpendicular to the lateral faces 2 while their face 5, turned towards the side of the lateral face, is substantially parallel to the upper central table 3. The surfaces 5 and 6 therefore form an acute angle between them. By giving this form. in profile, the lower lateral wings 1 are prevented from opening when the iron is bent, because the lever arm of the tension and compression forces which arise in this operation decreases as a result of the approach of the center of gravity 7 towards face 2.
As the lower lateral wings 1 are perpendicular to the lateral faces 2, they occupy a neutral position, while in the profiles known hitherto, they were ahead by the position they occupy, that which tended to give them by the forces which a- were on the iron?
In each case, we can give, in the profiles shown in Figs. 2 to 4, a width 8, to the central super re table 3 which either at the total height 9 of the profile or, in the ratio 1: 1, either up to 1: 0.75 or 1: 1.2, which means that the profile is substantially square and which promotes equality of resistance along the axes XX and YY,