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"ELEMENT DE CONSTRUCTION POUR BATIMENTS" Société dite:"GREAT LAKES STEEL CORPORATION"
La présente invention est*relative à des éléments de construction et vise, en particulier, des perfectionnements à l'élément faisant l'objet du brevet américain N 1.900.541 du 7 Mars 1933.
Ce brevet a pour objet un élément de construction métallique qui se prête en particulier à son application générale à la construction de charpentes métalliques pour maisons ou autres bâtiments. Cet élément de construction est destiné à être établi à l'aide de tôle relativement mince par une opération de matriçage ou de laminage appropriée et, comme décrit particulièrement, il peut être caractérisé par le fait qu'il comprend deux pièces de section en U disposées avec leurs bases ou âmes dos à dos mais à un certain écarte-
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ment l'une de l'autre de façon à constituer entre elles une rainure ou fente de fixation.
Les deux bases des pièces en U sont ondulées de façon complémentaire dans la direction de leur lcngueur, de sorte que, lorsqu'on chasse un clou ou autre élément de fixation dans la rainure ou fente transversalement à l'élément, ce clou est plié d'abord dans un sens, puis dans l'autre sens.
Conformément à l'invention, on a constaté que, pour certaines applications, on peut perfectionner généralement l'élément de construction en remplaçant une des pièces en U par deux cornières placées à un certain écartement l'une de l'autre, une des ailes de chaque cornière étant parallèle à l'aile correspondante de l'autre cornière, mais la seconde aile de chaque cornière étant disposée dos à dos par rapport à l'âme de la pièce en U restante, quoique à un certain écartement de celle-ci. Bien entendu, les ondulations sont constituées dans les ailes des cornières adjacentes à l'âme de la pièce en U, et l'élément de construction résultant est caractérisé par le fait qu'il possède une seule âme, par opposition à l'âme double particulièrement décrite dans le brevet ci-dessus.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut augmenter notablement l'efficacité de l'élément de construction, dans la disposition à âme simple, en formant les ondulations de façon qu'elles s'étendent vers l'intérieur à partir de la face intérieure de l'âme de la pièce en U, ce qui situe/avantageusement le centre de gravité de l'élément et augmente la résistance mécanique dudit élément à l'action de flambage en charge.
Les éléments de construction à âme simple et double ci-dessus sont de préférence faits d'une tôle relativement mince, par exemple du calibre N 16 (1,6 mm). Pour fabriquer
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ces éléments, on soumet habituellement une bande plate de métal à une opération de façonnage à froid de façon à lui donner la forme d'un U en section et à introduire aussi les ondulations dans la section en U. En raison de la légèreté de ces sections, l'opération de façonnage à froid introduit en soi un facteur de flexibilité dans les éléments de cons- truction résultants et ce facteur diminue beaucoup l'aptitu- de de l'élément à résister au flambage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on a découvert que la flexibilité de l'âme dont il vient d'être question peut être entièrement supprimée par l'introduction de nervures raidisseuses au cours du façonnage à froid. En plus de leur fonction importante qui vient d'être mentionnée et qui consiste à supprimer la flexibilité de l'âme et à augmenter notablement sa résistance mécanique, les nervures raidisseuses confèrent en outre un effet de colonne raidis- seuse à l'âme, en ce sens que l'application de nervures séparées confère un supplément de rigidité à des poutrelles ou autres éléments de construction ordinaires.
En tenant compte des considérations ci-dessus, et d'autres, on voit que les buts principaux de cette invention sont d'établir un élément de construction du type à âme simple composé d'une pièce de section en U à laquelle sont fixées deux cornières, les cornières et l'âme de la pièce en U étant déformées de façon à constituer des rainures ou fentes de clouage qui sont déportées vers l'intérieur à partir de la face intérieure de la pièce en U; d'établir un élément de construction perfectionné, du type à âme simple ou double, caractérisé par le fait qu'il présente des nervures raidis- seuses transversales à l'âme; un élément de ce genre dans lequel les nervures raidisseuses sont faites du métal de l'â-
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me par une opération de matriçage ou analogue ;
un élément de construction de ce genre dans lequel on fait usage d'ailes séparées constituant entre elles une rainure ou fente et reliées entre elles, en des points espacés de leur longueur, des nervures raidisseuses étant prévues au droit des points d'assemblage.
En vue de la réalisation des buts ci-dessus, et d'autres qui ressortiront de la description, on a représenté sur le dessin annexé un exemple de réalisation de l'invention.
Sur ce dessin,
La figure 1 est une vue perspective de ce mode de réalisation.
La figure 2 en est une coupe transversale verticale par la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 en est une coupe transversale par la ligne 3-3 de la figure 1.
La figure 4 est une coupe horizontale par la ligne 4-4 de la figure 3.
Les figures 5 et 6 sont des vues comparatives montrant les stades successifs de la formation de l'élément de construction représenté sur la figure 1.
Dans le présent mode de réalisation, l'élément de construction est composé d'une pièce de section en U, 10, comportant une âme ou base 12 et des ailes 14 placées à un certain écartement l'une de l'autre, pièce au dos de laquelle sont fixées deux cornières 16. Comme il a été dit précédemment il est préférable de constituer la pièce en U 10, de même que les cornières 16, à l'aide d'une tôle relativement mince, par une opération de matriçage ou de laminage, étant donné que ceci permet de fabriquer rapidement et économiquement l'élément composite et diminue aussi le poids' total dudit élément.
Conformément à la disposition faisant l'objet du
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brevet précité, les cornières 16 sont placées à un certain écartement de la face arrière ou extérieure de la base ou âme 12 de la pièce 10, de façon à constituer deux rainures de clouage, supérieure et inférieure, entre les pièces.
De plus, pour communiquer un caractère sinueux ou irrégulier aux nervures de clouage, l'âme 12 est déformée en forme de gouttière ou ondulée, comme indiqué en 20, et l'aile adjacente des cornières 16 est déformée en forme de gouttière ou ondulée de façon complémentaire, comme indiqué en 22.
De préférence, et comme représenté, les ondulations 20 et 22 règnent sur toute la longueur des pièces 10 et 16. Celles-ci sont fixées entre elles en des points 24 distants les uns des autres sur leur longueur, ce qui s'obtient en pratiquant dans les ondulations 20 des dépressions telles que 28 espacées de distances correspondantes et constituant des saillies en forme de tétons sur la face des ondulations 22.
On complète de préférence l'assemblage entre les diverses pièces en appliquant un point de soudure.à chacun des tétons 28. On remarquera que les ondulations 20 s'étendent vers l'intérieur à partir de la face intérieure 10a de l'âme 12 de la pièce en U 10.
Il ressort de la description qui précède que la portion 16a, qu'on peut appeler "âme" de chaque cornière 16,, est fixée rigidement à l'âme 12 de la pièce en U 10, à un léger écartement de cette âme. L'espace ménagé entre les deux âmes constitue la rainure ou fente de clouage susmentionnée, dans laquelle on peut enfoncer un organe d'attache, tel que le clou 24 (fig. 2), de façon à fixer une pièce coopérante, telle que 26, à l'élément de construction.
Lorsqu'on chasse ainsi un clou 24 dans la rainure de clouage, on se rend compte que ce clou dévie d'abord dans un des sens, puis dans l'autre sens, ce qui assure une liaison ou assem-
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blage positif et solide.
On remarquera qu'une charge appliquée à la poutrelle ou autre pièce 26 (fig. 2) est supportée entièrement par la portion centrale simple de l'âme 12 de la pièce en U 10 et se répartit entre les cornières 16 et les ailes 14 de la pièce en U. La répartition de la charge entre les cornières 16 et les ailes de la pièce en U 10 est subordonnée en grande partie à la distance qui sépare les points d'attache 28, ainsi qu'il est évident. -On a trouvé dans la pratique que la caractéristique consistant à établir les ondulations 20-22 de façon à constituer des nervures s'étendant vers l'intérieur à partir de la face intérieure de la pièce en U augmente notablement la résistance mécanique de l'élément de construction, en particulier en ce qui concerne la tendance de cet élément à "flamber" sous la charge appliquée.
Cette amélioration, qui semble résulter en partie du fait que le centre de gravité de l'élément est déporté et vient se placer plus près du milieu réel de l'âme 12 et en partie du fait que la direction suivant laquelle certaines des composantes de la charge sont transmises par l'intermédiaire des ondulations est inversée, a évidemment pour effet d'augmenter la capacité de support de charge totale de l'élément de construction.
Comme on l'a dit précédemment, la pièce en U 10 est de préférence constituée par une bande de métal en feuille initialement plate, ce qui s'obtient en soumettant cette bande à une opération de façonnage qui lui donne la forme représentée sur la figure 5. Cette opération forme complètement les ailes 14, de même que les ondulations 20 et, si on le désire, la même opération peut servir à former les parties en creux constituant les tétons 28. Comme on l'a dit précédemment, en raison de la grande légèreté de la section métallique
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utilisée, cette opération tend à introduire dans l'âme 12 un facteur de flexibilité qui diminue notablement sa résistance.mécanique.
Toutefois, conformément à l'invention, ce facteur, et l'effet d'affaiblissement qui en résulte, sont entièrement supprimés par l'introduction des nervures raidisseuses 32 dans l'âme 12. Les nervures sont de préférence introduites dans l'âme 12 par une opération de façonnage réalisée après celle qui vient d'être décrite. En outre, de préférence, les nervures 32 sont établies de façon qu'elles fassent saillie vers l'intérieur sur la face intérieure de l'âme 12 de la pièce en U 10. En plus du raidissage de l'âme qui résulte de la suppression du facteur de flexibilité, les nervures raidissent notablement cette âme en raison de l'effet de colonne raidisseuse. Par conséquent, bien que l'âme obtenue soit faite d'une section relativement mince, elle possède une grande résistance mécanique.
On remarquera qu'étant donné que les liaisons établies entre les cornières 16 et la pièce en U 10 sont situées aux points de soudure 30, le transfert principal de la charge entre les cornières 16 et la pièce en U 10 s'effectue en ces points. Par conséquent, une autre caractéristique de l'invention consiste à faire coïncider les nervures 32 avec les points de soudure 30. ce qui confère à l'âme desdites pièces le maximum de résistance mécanique aux points où la charge est transférée.
On a décrit un mode de réalisation particulier de l'invention, mais il est évident que celle-ci peut recevoir d'autres réalisations et que la construction décrite et représentée est susceptible d'être considérablement modifiée dans le détail, sans s'écarter de l'esprit de l'invention.