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ENSEMBLES PORTEURS A DEUX ET TROIS DIMENSIONS POUR TOITS, SURFACES
PORTANTES D'AVIONS, etc....
On connait généralement les couvertures cellulaires en acier, c'est-à-dire les constructions dans lesquelles on recherche un effet plan de l'élément porteur par des poutres qui se croisent normalement à faibles distances et pénètrent l'une dans l'autre, en corrélation avec une tôle de couverture unie. Est également connue l'idée constructive de réaliser par deux plaques minces avec interposition de plaques ondulées ou en forme de treillis des supports plans ou en élévation.
Ces constructions se différentient des, ainsi dénommés, éléments porteurs croisés et des ensembles porteurs à trois dimensions usités, en ce que les plaques minces enveloppant l'ensemble porteur', qui, en même temps, forment le tablier, le revétement de la toiture, etc..., sont statiquement les parties effectives de la construction, tandis que dans les constructions usuelles le tablier, le revêtement de la toiture ou le revêtement des plans porteurs d'avions ont seulement une importance secondaire et les charges transmises doivent être absorbées par une construction portante particulière.
Les,couvertures cellulaires en acier et les constructions analogues sont employées économiquement dans les genres de constructions usuelles actuelles seulement pour des ensembles porteurs flans ou à trois dimensions qui, dans les plans de coupe transversale normaux au sens de la portée ont une ligne de section médiane s'écartant d'une droite, car la dépense s'élève fortement dans des supports plans doublement coudés en élévation.
Les avantages de l'idée constructive qui est à la base de la couverture cellulaire en acier, viennent pleinement en valeur seulement et surtout au sujet de l'économie de matière, quand elle est employée sur des éléments porteurs en élévation avec des profils creux fermés (prismatique et avec des sections variables), parce qu'alors le revêtement mince enveloppant peut servir entièrement
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à porter.
L'invention résoud le problème de réaliser des éléments porteurs plans et en élévation avec un minimum de matière et de frais par le fait que les cloisonnements minces du support sont renforcés contre les déformations par des nervures de section sensiblement en V se croisant normalement à fai- ble distance, qui, aux croisements, ne sont pas reliées entre elles et sont disposées de telle façon que l'une des nervures se croisant continue au delà d'un ou plusieurs croisements, et sont aussi capables de pouvoir absorber les moments fléchissants et de de torsion et de les reporter sur les appuis.
Suivant les exigences on peut façonner d'une façon variable la hauteur des nervures à section en forme de V. On choisit la force du cloison- nement de la plaque plane ou incurvée et des nervures en forme de V d'après les moments fléchissants ou de torsion à absorber.
Si on utilise de tels éléments porteurs dans des corps cylindri- ques qui peuvent être soumis à de fortes pressions extérieures ou intérieu- res il est recommandé de fixer d'une façon élastique des cloisons transversa- les rigides aux parois renforcées par des nervures en forme de V de ce corps soumis à pression. Cette disposition est particulièrement avantageuse dans les submersibles et les avions. Dans les avions il est en outre recommandé d'introduire dans la paroi mince des efforts.de traction par des tubes de ten- sion qui sont disposés entre des tympans reliés aux parois, efforts qui peu- vent être obtenus en augmentant la longueur des tubes de tension par exemple par des vis.
On peut disposer par exemple plusieurs tubes de tension l'un derrière l'autre et faire varier dans ceux-ci la pré-contrainte par échelons de manière que la pré-contrainte puisse être adaptée à l'allure du moment.
Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés aux dessins.
La figure 1 est une vue du dessous d'une partie d'une plaque plane carrée reposant sur quatre côtés.
La figure 2 est une coupe dans la direction a-a de la figure 1.
La figure 3 est une coupe en direction b-b de la figure 1.
La figure 4 est une coupe partielle d'un ensemble porteur en élévation ayant sa ligne médiane de coupe en forme d'arc de cercle.
La figure 5 est une vue du dessous partielle de l'ensemble de la figure 4.
La figure 6 est une représentation isométrique d'une vue inté- rieure d'une nervure isolée.
La figure 7 est une coupe partielle d'une paroi de bateau raidie par des nervures en forme de V.
La figure 8 représente un point de réunion d'une cloison trans- versale rigide à la paroi extérieure d'un corps soumis à pression raidie par des nervures en forme de V.
La figure 9 est une coupe d'un plan porteur d'avion dont le revêtement porteur est renforcé par des nervures en forme de V.
La figure 10 est une coupe longitudinale schématique d'un plan porteur avec installation de tubes de tension.
Sur la plaque portante quadrangulaire 1 sont disposées et for- tement fixées à la plaque, par exemple par soudure, des nervures 2 en forme
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de V. Naturellement on peut réunir aussi les nervures à la plaque par rivets, vis ou éléments analogues ou par soudure ou collage. Comme les .portées dans les deux directions dans une telle plaque'carrée sont égales, les hauteurs des nervures 2 à section en V de raidissement et en même temps porteuses peuvent être égales entre elles. Les nervures 2 qui se croisent sont alter- nativement continues aux croisements ou interrompues aux points d'intersec- tion. Les nervures isolées ne sont pas reliées, entre elles.
Si.les'portées de plaques reposant' sur les quatre côtés sont différentes dans les directions portantes,-on modifie.les hauteurs des ner-. vures 2 pour économiser de la matière.
Si les plaques planes portent seulement dans une direction on laisse les nervures dans cette direction aller d'appui à appui tandis que les nervures transversales, dont la longueur est égale à l'intervalle entre deux nervures parallèles dans l'autre direction, se composent seulement de parties relativement courtes. Elles peuvent, étant donné qu'elles servent seulement au raidissement, être.proportionnellement'plus basses que les ner- vures allant d'appui à appui.
De la même manière se laissent aussi radir les éléments porteurs en élévation par des nervures à section en V de façon que la paroi mince serve entièrement à porter. C'est ce que montre la figure 4. Sur la paroi mince 3 sont disposées et reliées solidairement àelle des nervures 4 en for- me de V dont les formes sont adaptées à la forme de la paroi mince.
Les ner- vures de raidissement 5 à section en V,qui s'étendent en direction de l'axe longitudinal de l'ensemble porteur, ont sur toute leur longueur une section en V constante tandis que celles qui sont transversales à la direction de l'axe de la portée présentent une section en V à chaque fois de hauteur va- riable. , ¯
On peut également raidir par des nervures à section en V des plaques minces en élévation dont les lignes médianes de section présentent des courbes de rayons variables, par exemple parois de bateaux, de manière que leurs parois absorbent les moments fléchissants et de torsion. Ainsi, par exemple sur la paroi'6 de bateau, sont prévues des nervures 7, 8, 9,10 qui sont fortement réunies à la paroi 6 perpendiculairement à l'axe longitudi- nal du bâteau.
' Les formes de ces nervures épousent le profil ,du corps du ba- teau tandis que la plus grande parties des nervures 11 s'étendant dans la direction longitudinale peut être conforme aux nervures 2 et 5 des figures 1 à 5. La disposition usuelle des couples transversaux dans la construction de bateaux pour raidir les parois est devenue complètement superflue.
En ; outre la paroi dubâteau peut être maintenue plus mince car elle est radie . bien mieux par les nervures 7à 11 quise croisent que dans le cas de la,. construction actuelle par des couples. Maigre la-construction plus.légère toute la paroi du bateau agit d'une manière beaucoup plus complète comme...- . ensemble porteur à trois dimensions qui peut absorber d'importants moments fléchissants dans la direction de l'axe du bateau.
Particulièrement efficace est le raidissement de cylindres creux qui sont soumis à une surpression extérieure si on dispose des nervures en forme de V conformes à l'invention. Une coupe partielle de la paroi d'un tel corps soumis à pression est analogue aux représentations des figures 4 et 5.
Si un-corps soumis à pression conformément à l'invention doit aussi-, en ou- tre, être partagé par'des'cloisons étanches transversales des chambres iso-¯ lées indépendantes l'une de l'autre, il est récommandé de ne pas souder di- rectement la cloison rigide 12 sur la paroi cylindrique 13 car sinon, dans celle-ci, sous l'effet de la pression extérieure, interviennent des efforts longitudinaux qui provoquent la destruction des points de soudure aux en- droits soudés ; ondoit interposer un anneau élastique 14 entre la cloison ri- gide 12 et la paroi cylindrique 13.
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Particulièrement heureuse aux points de vue statique, construc- tif et économique, se révèle l'invention dans la construction de plans por- teurs d'avion.
Par le raidissement du mince revêtement 15 des plans porteurs d'avion celui-ci peut absorber complètement les tensions qui entrent en jeu par suite des moments fléchissants et de torsion et les dériver aux points de fixation à la carlingue de l'avion. Par la disposition de nervures rai- dissantes 16,20 conformément à l'invention, on peut renoncer à la disposi- tion de longerons et de couples transversaux, c'est-à-dire à la construc- tion qui serait nécessaire sans cela.
Du fait que toute construction portante additionnelle est su- perflue, l'espace à l'intérieur du plan porteur est complètement disponible pour placer des réservoirs à huile et à carburant, ete ... En dehors de ce que les plans porteurs d'après l'invention sont encore plus légers en poids que les constructions actuelles, leur fabrication est bien plus économique.
L'indéformabilité du mince revêtement en métal des plans por- teurs d'avion peut encore être accrue si les plans porteurs sont soumis à une précontrainte en direction de leur axe. La précontrainte du revêtement en métal 15 peut se faire par un ou plusieurs tubes tendeurs 21,22 dont les longueurs peuvent être augmentées par des vis 23,24 de manière que des tensions naissent dans le revêtement en métal.
Pour pouvoir produire également dans le mince revêtement en mé- tal 15 des efforts de précontrainte, on dispose deux ou plusieurs planchers de tension 25, 26 (tympans transversaux) de la plus grande rigidité possible entre lesquels les tubes tendeurs sont placés et tendus par les vis de ten- sion 23, 24 pour augmenter la longueur des tubes 21,22.
Si on a disposé plusieurs dispositifs de tension qui se compo- sent d'un tube tendeur avec vis de tension et deux planchers de tension, le plancher de tension 26 se trouvant entre deux tubes tendeurs 21, 22 peut servir de contre-boutant à deux tubes et la précontrainte peut être modifiée par paliers et être ainsi adaptés à l'allure des moments.
Le raidissement des planchers de tension 25, 26 peut , s'ils sont réalisés en tôles minces, être obtenu en leur donnant une forme de cou- pole et être assurés contre la déformation par des nervures conformément à l'invention.
Il y a de nombreuses possibilités de raidir le plus possible les planchers de tension 25,26 qui, pour des raisons de poids, doivent être te- nus minces au point qu'il n'est pas nécessaire d'insister sur la construction proprement dite des planchers de tension; à la figures 10 les planchers de tension sont seulement donnés schématiquement car on ne revendique pas leur forme constructive mais principalement leur disposition. Pour une meilleure représentation on n'a indiqué à la figure 10 aucune nervure en forme de V.
REVENDICATIONS.
1. Ensemble porteur plat, plan ou en courbe, en particulier pour toitures-avec nervures se croisant et une oudeux plaques coagissantes au point de vue statique et fixées à ces nervures caractérisé par des nervures de section sensiblement en V qui aux croisements ne sont pas rattachées les unes aux autres et sont disposées de telle sorte que l'une des nervures se croisant continue au delà d'un ou plusieurs croisements.