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Agencement d'un noeud résistant à la compression pour la connexion de plus de deux barres, de charpente munies de raccords
L'invention se rapporte à l'agencement des noeuds des charpentes métal- liques à trois dimensions telles qu'on les utilise, par exemple, pour les py- lônes métalliques, grues géantes, ponts eto.
Dans la construction des grandes charpentes métalliques il importe de terminer les éléments autant que possible dans l'atelier afin de pouvoir les assembler ensuite sur le chantier sans beaucoup d'usinage. En même temps, les assemblages réalisés sur le chantier, tels que les rivures, les boulonnages, les soudures etc., doivent subi des efforts aussi faibles que possible, puis- qu'on ne peut pas les soumettre à des essais de résistance des matériaux aus- si précis que, par exemple, les éléments terminés dans l'atelier.
L'invention concerne un agencement de noeud résistant à la compression pour la connexion de plus de deux barrer de charpente qui satisfait les con- ditions indiquées ci-dessus beaucoup mieux que les goussets que l'on utilise' le plus souvent aujourd'hui à la place des raccords en fourche employés au- trefois. Conformément à l'invention, les barres de charpente qu'il s'agit de réunir sont à nouveau munies de raccords ; toutefois, ces raccords comportent plusieurs surfaces de connexion qui forment les unes avec les autres des an- gles tels que les raccords qui se suivent directement dans le noeud forment
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une pièce de noeud fermée et compacte.
Ainsi le problème de la préparation de l'ajustement des raccords dans l'atelier se ramène à l'ajustement précis des angles et de la position des trous de passage des boulons dans les surfaces de connexion des différents raccords. Les différents raccords mêmes, dont l'ensemble forme la pièce de noeud, peuvent être conformés différemment et être munis de pièces de raccord diversement orientées pour les barres de charpente à raccorder. Si la décomposition statique du noeud en les différentes nièces de raccord est effectuée statiquement de manière appropriée, on peut facilement obtenir que les principaux efforts de compression agissent chaque fois perpendiculairement aux plans des surfaces de connexion, et peu- vent donc être transmis sans fatigue appréciable des éléments de connexion, tels que les boulons, les rivets ou autres.
L'invention sera expliquée dans ce qui va suivre, en référence au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple non limitatif, des formes de réalisa- tion de l'invention, et sur lequel :
La figure 1 est une vue en perspective d'une barre tubulaire avec un raccord agencé selon l'invention ; la figure 2 montre un assemblage de noeud réalisé conformément à l'in- vention ; la figure 3 est une coupe en perspective d'un assemblage de noeud du genre selon 1'.invention ; la figure 4 est une élévation du raccord qui n'est pas encore soudé sur la barre tubulaire ; la figure 5 est une coupe transversale du raccord renforcé intérieurement ; la figure 6 montre en coupe les cordons de soudure qui réunissent la barre tubulaire et le raccord ;
la figure 7 montre l'agencement des raccords comme couvercle et comme fond respectivement pour les barres tubulaires que l'on utilise comme réser- voirs à gaz comprimé ; la figure 8 montre une forme de réalisation modifiée qui sert à la même fin.
Comme on le voit sur la figure 1, on a emmanché sur l'extrémité cylin- drique de la barre tubulaire 1 le fût d'un raccord 2 dont les surfaces de connexion 3 et 4 se trouvent dans deux plans perpendiculaires. Les surfaces de connexion 3, 4 se coupent donc sous un angle de 90 que l'on peut réaliser dans l'atelier avec toute la précision désirable. Les trous de passage 5 des boulons peuvent évidemment être très facilement ajustés avec une grande pré- cision sur le raccord suivant, par exemple en utilisant un gabarit intermé- diaire.
La figure 2 montre la réalisation d'un noeud de charpente qui se compose de quatre raccords 6a,6b,6c,6d agencés selon l'invention et reliés respective- ment à quatre barres de charpente tubulaires 7a,7b,7c,7d. Les surfaces de connexion se trouvent dans deux plans perpendiculaires. On voit que l'effort de compression, dirigé suivant la flèche P, du noeud se décompose en deux composantes Poet P1 dont chacune agit comme force perpendiculaire entre des surfaces de connexion planes appliquées l'une sur l'autre, et ne fait donc
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pas travailler notablement les organes d'assemblage tels que les rivets, les boulons etc. Pour raccorder des tirants 8, 9, qui ne travaillent pratiquement qu'à l'extension, on peut intercaler un gousset 10 entre les surfaces de con- nexion appliquées l'une sur l'autre.
La figure 3 montre le même noeud vu en plan. On voit que les différentes barres arrivent au noeud sous des angles très différents. La solution du pro- blème, qui consiste à créer dans ces conditions un noeud statiquement parfait, présentait jusqu'à présent des difficultés presque insurmontables, alors qu'elle est évidemment'facile et statiquement parfaite par la voie indiquée par l'invention.
Pour que les efforts appliqués soient parfaitement transmis entre les surfaces de connexion, il faut qu'il y ait une liasion absolument sûre entre le raccord et la barre de charpente,,ainsi qu'une très grande résistance à la , flexion du raccord. Afin de satisfaire à c es conditions, les raccords 6 sont de préférence construits en acier coulé, et munis, conformément à la figure 4, d'un renforcement intérieur 11. La fixation des barres de charpente tubulaires 7 sur les raccords 6 se fait-de préférence par soudure. Pour allonger les cor- dons de soudure, on peut munir les barres de charpente tubulaires, suivant la figure 5, de fentes longitudinales 12 qui s'étendent sensiblement jusqu'à l'extrémité entourée par la barre de charpente tubulaire 7 des raccords 6.
D'autre part, on peut évidemment organiser l'ensemble aussi suivant la figure 1 de telle sorte que le raccord entoure le tube de charpente. Dans ce cas on prévoit de préférence, confomément à la figure 6, un cordon de soudure intérieur 13 et un cordon de soudure extérieur 14, et l'on écarte des deux cordons suffisamment pour assurer une transmission certaine de tous les mo- ments de flexion sur le raccord 2.
Au lieu de quatre barres de charpente (7a à 7d) on peut évidemment réu- nir tout autre nombre de barres de charpente dans un noeud agencé selon l'in- vention, quitte à choisir convenablement la forme des raccords 6. C'est ainsi que pour réunir huit barres de charpente, les raccords peuvent recevoir la forme de huit coins de cube que l'on peut assembler ensuite en une pièce de noeud cubique.
Un-avantage particulier des raccords agencés selon l'invention réside dans la possibilité d'usiner'complètement les raccords dans l'atelier de façon à supprimer tout usinage sur le chantier. En effet, ceci offre la possibilité d'utiliser directement ces raccords comme couvercle et comme fond d'un réci- pient de gaz sous'pression formé par la barre de charpente tubulaire. Ceci ne serait pas admissible s'il fallait soumettre les raccords encore à un usinage notable sur le chantier, puisque, dans ce cas, un essai préalable à la pression deviendrait sans valeur. D'autre part, on ne peut évidemment plus procéder à un essai de pression sur la construction finie sans compromettre la sécurité de cette dernière.
En utilisant des raccords d'un autre genre on serait donc obligé de rapporter séparément le fond et le couvercle dans le tube qui forme la barre de charpente si l'on voulait utiliser l'intérieur de ce tube comme réservoir de gaz sous pression. Ceci entraînerait évidemment des frais accrus et ferait perdre une partie intéressante de l'intérieur disponible.
Ces frais
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supplémentaires sont complètement supprimés si l'on monte les raccords décrits ci-dessus et agencés selon l'invention directement comme couvercle ou fond étanche à la pression sar les barres de charpente tubulaires, et qu'on relie les récipierts sue l'on obtient ainsi, et que l'on aura essayés individuelle- ment à la pression après usinage et avant l'assemblage en une charpente, par des canalisations souples qui contournent les noeuds.
Des dispositions de ce genre sont représentées sur les figures 7 et 8.
Les barres tubulaires 15,16,17 et 18 sont réunies au moyen des raccords 15a, 16a, 17a et 18a qui y sont rapportés comme couvercles ou fonds hermétiques en une pièce de noeud selon l'invention dans laquelle est encore serré un gous- set 19 qui sert au raccordement de barres horizontales. L'autre extrémité des barres tubulaires 15,16,17,18 est hermétiquement close au moyen de raccords appropriés dont la figure 7 ne montre que les raccords 15b et 16b, et la fi- gure 8, les raccords 17b et 18b. Les chambres à gaz qui sont formées à l'in- térieur des barres tubulaires communiquent les unes avec les autres par des canalisations souples 20,21,22 et 23 dont chacune contient une soupape. Sur la figure 7, les barres tubulaires sont entièrement cylindriques tandis qu' elles sont étranglées, sur la figure 8, en col de bouteille à la tête et au pied.
Les différentes unités, dont chacune comprend une barre tubulaire avec de part et d'autre des raccords rapportés et prédéterminés avec précision, constituent chacune une bouteille à pression susceptible de prendre une charge élevée que l'on soumet déjà avant l'assemblage de la construction dans l'ate- lier à tous les essais nécessaires, et qui ne subissent plus d'usinage.
L'utilisation des cavités existant dans les barres de charpente d'une construction de charpente travaillant à la compression, comme réservoirs de gaz sous pression n'entraîne aucune charge additionnelle de la matière utilisée laquelle est constituée de façon usuelle par de l'acier : en effet, les efforts de compression du remplissage gazeux se traduisent par une fatigue d'extension de cette matière, fatigue qui est opposée aux efforts de compression de la charge de la construction. On obtient donc ainsi, pratiquement sans dépense supplémentaire, d'intéressants réservoirs à gaz sous pression dont le volume peut atteindre dans les grandes construction de pylônes, comme le montre le calcul, 5 000, 10 000, voire éventuellement 20 000 m2.
Etant donné que les épaisseurs de paroi qui résultent du calcul statique permettent sans difficulté des pressions de remplissage de 10 à 20 kg/cm et davantage, on obtient par cette voie presque sans frais, ainsi que surtout sans dépense de matière sup- plémentaire, des réservoirs à gaz d'une capacité de 100 000 m3 et davantage.