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La présente invention est relative, d'une manière générale, à un élément, de structure ou d'ossature préfabriqué affectant la forme d'un panneau ou d'une section et elle s'applique en particulier à la construc- tion de toitures ou d'éléments de construction analogues dans lesquels les panneaux sont réunis entr eux dans une relation prédéterminée.
La présente invention vise spécialement un type d'élément de structure qui est réalisé à partir d'une tôle voûtée ou cintrée longitu- dinalement et présentant des nervures transversales semblables à celles représentées dans le brevet Blaski des Etats-Unis d'Amérique N 2.529.323.
Les éléments de structure individuels que l'on cintre en leur donnant un rayon de courbure déterminé à l'avance sont susceptibles d'être fixés entre eux. côté à côté et bout à bout, de manière à réaliser ce que l'on connaît sous le nom de toiture auto-portante. Le toit achevé forme une voûte d'une manière qui lui permet d'être supporté directement par les fondations. L'absence d'armature rend nécessaire que l'élément de structure soit dessiné et réalisé de façon à résister à l'effort maximum du vent et aux surcharges dues à la neige et cela en fonction, bien entendu, de la région du pays dans laquelle on doit réaliser la construction.
Les panneaux ou éléments de structure tels qu'ils étaient utilisés antérieurement étaient ondulés ou nervurés longitudinalement aussi bien que transversalement et les nervures transversales étaient limitées à la zone formée par chaque nervure longitudinale alternée. On a constaté, toutefois, que le nombre et la profondeur de ces nervures transversales constituaient l'une des plus importantes caractéristiques du point de vue des facteurs vent et surchargé due à la neige.
L'expérience a révélé que, lorsque la profondeur des nervures est soit trop grande, soit trop faible, ou lorsqu'elles sont rapprochées les unes des autres, ce qui augmente leur nombre, ou encore lorsqu'elles sont trop éloignées les unes des autres, ce qui diminue leur nombre, la résistance au vent et aux surcharges dues aux chutes de neige se trouve définitivement affectée et, dans la plupart des cas, tombe à une valeur pour laquelle une toiture construite avec de tels éléments peut être dangereuse.
En conséquence, la présente invention a essentiellement pour objet un élément de structure préfabriqué destiné à être utilisé à la construction de toitures, de plafonds et analogues,comportant des nervures s'étendant transversalement par rapport à sa longueur tout en présentant un rapport prédéterminé entre la profondeur et la largeur de chaque nervure, de manière à augmenter la charge, due au vent et aux chutes de neige, que l'élément de structure est susceptible de supporter sans s'effondrer ou flamber.
L'invention a également pour objet un élément de structure en forme de voûe ou présentant une courbure longitudinale et comportant des nervures qui j'étendent transversalement, élément dans lequel on peut déterminer à l'avance et porter à une valeur maximum la charge admissible due au vent et à la neige qui s'exerce sur l'élément, lorsqu'il est assemblé de manière à constituer une structure, et cela par le contrôle du rapport existant entre la largeur et la profondeur maximum de chaque nervure, en tenant compte également de l'épaisseur de l'élément lui-même.
L'invention a également pour objet un élément de structure allongé et incurvé en forme de voûte, élément présentant des nervures trans- versales et dans lequel le rapport entre la largeur et la profondeur de chaque nervure se trouve compris dans la gamme allant de 2:1 à 12:1.
L'invention est encore relative à un élément de structure en forme de voûte allongée, comportant à la fois des nervures longitudinales et transversales et dans lequel le rapport entre la largeur et la profondeur de chaque nervure transversale est sensiblement de 5:1.
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L'invention a encore pour objet un élément de structure allongé en forme ue voûte comportant à la fois des nervures longitudinales et transversales, et Jans lequel le rapport entre la largeur et la profondeur de chaque nervure transversale est sensiblement de 5:1, tandis que la profondeur de chaque nervure transversale est sensiblement égale à l'épaisseur de l'élément.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de l'examen de la description suivante qui sera faite en se référant au dessins annexés sur lequel : la figure 1 est une vue en perspective d'une construction comportant une toiture constituée par plusieurs éléments de structure conformes à l'invention, la figure 2 est une vue en perspective d'une feuille non travaillée 'et à partir de laquelle on fabrique l'élément de structure objet de 1'invention, la figure 3 est une vue de la feuille représentée sur la figure 2 et montrant la phase suivante de fabrication, phase dans laquelle on pratique des trous dans la feuille;
la figure 4 montre la feuille représentée sur les figures 2 et 3 après qu'on lui a imprimé les nervures longitudinales, la figure représente la feuille à l'état incurvé à la manière d'une voûte, comme conséquence des nervures transversales qu'on y a prati- quées., la figure 6 est une coupe longitudinale partielle à plus grande échelle, prise suivant 6-6 de la figure 5, et représentant le rapport maximum .existant entre la largeur et la profondeur des nervures transver- sales, la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 et montrant le rapport préféré qui existe entre la largeur et la profondeur des nervures transversales, enfin la figure 8 est une vue.analogue aux figures 6 et 7, et représentant le rapport minimum existant entre la largeur et la profondeur des nervures transversales.
En se reportant maintenant plus particulièrement au dessin annexé, on voit que la construction complète est représentée dans son ensemble par le chiffre de référence 1 sur la figure 1 et elle comprend sur cette figure une toiture en forme de voûte 2, constituée par plusieurs élé- ments incurvés 3 fixés entre eux bout à bout et côte à côte.
Dans la plupart des cas, la construction achevée comporte des extrémités de la toiture maintenues en place directement sur la fondation.
On peut apporter des variantes à la construction, par exemple lorsqu'on désire monter des parois latérales verticales, soit des deux côtés de la construction, soit seulement d'un côté. Toutefois, la construction de la toiture est la même que celle représentée sur la figure 1, sauf que sa largeur ou a portée n'est pas aussi grande.
Chaque extrémité de la construction peut, si on le désire, être recouverte de toute manière appropriée, par exemple par des éléments de cloison 4 représentés sur la figure 1.
Pour des buts pratiques pour réaliser une économie dans la fabrication, on fabrique suivant des dimensions normalisées les éléments de construction conformes à la présente invention. Le panneau ou élément particulier représenté sur les figures 2 et 3 présente sensiblement 240cm de long et 86 cm de large. Ces dimension;;;, toutefois, ne doivent être considérées à aucun point de vue comme étant limitatives, étant données seulement à titre indicatif. L'élément ou panneau de construction, avant d'être
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façonné, est représenté sur la figure 2 par le chiffre de référence 5.
La première phase de la fabrication de cet élément pour le rendre utilisable consiste, conformément à la présente invention, à pratiquer des trous le long de chaque extrémité et le long de chacun de ses bords longitudinaux.
Une caractéristique importante de l'invention consiste à espacer les trous des boulons 6 le long de chaque bord de l'élément de panneau 5. L'espace- ment entre ces trous est essentiel lorsqu'il s'agit de permettre la fixa- tion au panneau d'installations électriques, d'installations de plomberie et de tuyauteries, ainsi que des panneaux isolants.
Par exemple, les règlements de la construction exigent habituel- lement la fixation des câbles ou des conduites électriques à une distance minimum de 1,5 mètre. Les tuyauteries et les installations de plomberie doivent être installées à un minimum de 1,2 mètre. Les conduits de chauf- fage doivent habituellement être placés à un minimum de 2,4 mètres les uns des autres.
De même, les feuilles que l'on peut utiliser pour former un plafond, si on le désire, par exemple en contreplaqué, présentent habituelle- ment des dimensions de 2,4 mètres de long et 1,2 mètre de large.
Il est, par conséquent, important que l'élément ou panneau de construction lui-même soit prévu de manière à permettre la fixation ou la mise en place de ces matériaux et canalisations. normalisés sans qu'il boit nécessaire de prévoir des dispositifsde fixation supplémentaires.
L'élément de construction conforme à la présente invention assure la pose simple et commode de ces matériaux normalisés de plomberie et d'électricité sans qu'il soit nécessaire de prévoir un matériel supplémentaire quelconque et sans que l'on ait à percer des trous supplémentaires dans l'élément de construction.
Lorsque le panneau est nervuré transversalement, il s'ensuit une incurvation de cet élément longitudinalement suivant un arc de rayon déterminé à l'avance. Si les trous 6 pratiqués le long de chacun de ses borda ont été prévus dans le panneau avec un écartement prédéterminé, ces trous présentent sensiblement 30,5 cm entre centres, cette distance étant mesurée le long de la corde de l'arc pris par le panneau. Les expériences ont montré que si les trous 6 sont placés à une distance entre centres de 32 cm, lorsque l'élément de panneau est plan comme représenté sur la figure 3, les centres de trous adjacents présentent un écartement sensiblement égal à 30,5 cm, après cintrage longitudinal du panneau, cintrage dû à l'aménagement sur ce panneau des nervures transversales.
Les trous des boulons 6 peuvent être placés, si on le désire, à des écartements multiples de 32 cm, par exemple de 64 cm, de 96 cm, etc.
Ainsi, par l'expression "multiples de 32 cm,"utilisée ici, on entend soit l'écartement de base de 32 cm, soit un multiple quelconque de cet écartement.
Comme les trous de boulons 6 peuvent être placés au sommet des nervureo longitudinales alternées, l'écartement des trous vers l'intérieur à partir de chaque bord du panneau sera fonction de la largeur de ses nervures. Dans une but d'illustration, on peut admettre que, dans un mode de réalisation préféré, ces trous de boulons 6 sont placés sensiblement à 5 cm vers l'intérieur à partir de chaque bord du panneau de construction 5.
On perfore des trous de boulons supplémentaires 7 le long de chaque extrémité du panneau 5, de préférence avec un écartement d'environ 5 cm et à sensiblement 3,2 cm vers l'intérieur à partir de chaque extrémité. Cette disposition donne une construction rigide pour fixer les éléments de panneau adjacents le long de leurs bords et de leurs côtés.
La phase suivante de la fabrication de l'élément de construction objet de la présente invention consiste à imprimer des nervures longitudinales à l'élément de construction pour obtenir l'élément représenté sur la figure 4. Ce nervurage longitudinal réalise une nervure principale ou cen-
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traie concave vers le bas, comme représenté en 8 sur la figure 4 et des nervures convexes 9 et 10 le long de chaque bord du panneau 5. On remarquera que les trous de boulons 6 sont placés sensiblement au sommet de chaque nervure 9 et 10 de sorte que l'on puisse y fixer un élément de panneau adjacent identique, en emboîtant la nervure 8 le long d'un côté du panneau, sur la nervure adjacente 10 du panneau voisin. On peut ensuite fixer les deux panneaux entre eux à l'aide de boulons.
Le-panneau de construction terminé est visible sur la figure 5 et il est représenté dans son état incurvé après qu'on lui a imprimé les nervures transversales 11 dans la nervure longitudinale centrale ou principale 8.
Les éléments de construction sont, de préférence fixés entre eux avec un certain décalage relatif, comme représenté sur la figure 1, à l'aide de boulons que l'on introduit dans le,., trous 7 sur les extrémités en recouvrement des éléments adjacents. On fixe aussi ces élements entre eux côté à côte comme ci-dessus décrit, en faisant passer des boulons à travers les trous le long des bords longitudinaux en recouvrement des éléments adjacents.
Dans cet état du panneau, la distance entre les trous de boulons adjacents 6, mesurée le long de la corde de l'arc, est égale à environ 32 cm, de sorte qu'après achèvement de la construction on peut accrocher à ces boulons des colliers de support destinés à soutenir avec un écartement convenable les installations normalisées électriques et de plomberie, de manière à satisfaire au réglement de la construction.
L'un des principaux obstacles que l'on doit. surmonter dans les constructions de ce type a été le renforcement de chaque élément, de manière à lui permettre de résister sans s'effondrer à une charge prédéterminée due au vent et à la neige. Il est clair que plus les nervures transversales 11 sont profondes et plus ces nervures se rapprochent les unes des autres, plus faible sera le rayon de courbure du panneau de construction dans le sens longitudinal, comme représenté sur la figure 5. Inversement, si les nervures sont relativement peu profondes et écartées les unes des autres, le rayon de courbure est plus grand.
Le rapport entre la largeur et la profondeur de ces nervures transversales 11 a égalemsnt une influence certaine sur la charge due au vent et aux chutes de neige, charge que la structure est susceptible de supporter sana s'effondrer.
Des expériences nombreuses associées à l'expérience actuelle dans ce domaine ont révélé que, pour supporter une charge maximum due au vent et aux chutes de neige et pour éliminer le facteur flambage, la profondeur de chaque nervure transversale 11 devait être approximativement la même que l'épaisseur du produit à l'aide duquel on a réalisé l'élément de construction, et que la distance entre les sommets des nervures adjacentes ou la largeur de chaque nervure devaient approximativement être égales à cinq¯ fois la profondeur.
Moins il y a de nervures, plus l'élément de construction est résistant, à cette exception près que, si les nervures sont trop peu nombreuses, la charge due au vent et à la neige diminue. Lorsque le rapport entre la largeur et la profondeur de ces nervures transversales 11 atteint sensiblement une valeur de 12 :1, leflambage augmente et la charge du au vent et aux chutes de neige, charge que la construction est susceptible de supporter sans s'effondrer, diminue jusqu'à une valeur pour laquelle la construction peut ne pas donner satisfaction et être dangereuse.
Inversement, quand le rapport entre la largeur et la profondeur des nervures transversales 11 est voisin de 2:1, la construction est affaiblie dans une mesure telle que la structure résultante peut ne pas donner satisfaction et être dangereuse.
La figure 6 représente, à plus grande échelle, l'aspect en section transversale des nervures transversales 11, dont le rapport entre la
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largeur et la profondeur est sensiblement égal à 12:1. Sur la figure 6 on a représenté la largeur d'une nervure par w et la profondeur par d. Sur cette figure, la profondeur a été rendue égale à l'épaisseur du matériau, bien que cette profondeur puisse ausi varier quelque peu tout en restant à l'intérieur d'une gamme acceptable.
Sur la figure 7, la profondeur d de la nervure est aussi égale à l'épaisseur du matériau, mais la largeur w de chaque nervure transver- sale eso sensiblement égale à cinq fois la profondeur, ce qui fait un rapport de 5:1. Ce rapport a été déterminé comme étant le rapport préféré et le plus acceptable pour une charge maximum due au vent et aux chutes de neige sans flambage.
La figure 8 représente ces nervures transversales dans lesquelles la profondeur d est de nouveau égale à l'épaisseur du matériau, mais ou la largeur w de chaque nervure est seulement le double de la profondeur, ce qui donne au rapport la valeur de 2:1. La charge due au vent et aux chutes de neige à laquelle une construction comportant ces nervures est susceptible de résister atteint à nouveau une valeur .minimum et bien qu' elles puissent être satisfaisantes pour certaines régions du pays, la résistance à la charge due au vent et aux chutes de neige n'est pas aussi grande que lorsque le rapport est de 5:1.
On peut soutenir par suite, en conclusion, qu'il ressort des expériences conduites antérieurement, en même temps que l'expérience présente, que, pour la charge maximum due au vent et aux chutes de neige, en vue d'éliminer le facteur flambage, le rapport entre la largeur et la profondeur des nervures transversales doit être voisin de 5:1, bien que la gamme admissible pour se conformer aux réglementations en usage varie quelque peu entre 2:1 et 12:1.
Il ressort clairement de ce qui précède que la présente invention apporte une contribution importante à la construction des toitures en voûte sans armature ni ferme, réalisée à partir d'éléments de construction préfabriqués, et cela du point de vue de la charge due au vent et aux chutes de neige à laquelle la construction est susceptible de résister sans flambage. Il est ainsi manifeste que tout élément de construction, présentant le type général et les caractéristiques décrits et comportant des ner-. vures transversales pour lesquelles le rapport entre la largeur et la profondeur sort des limites prescrites, ne donne pas satisfaction et est dangereux et, Jans la plupart des cas, ne satisfait pas aux réglementations locales de la construction.
En plus de ce qui précède, on doit ajouter qu'un élément de construction conforme à la présente invention possède l'avantage supplémentaire que les matériaux et installations normalisés de plomberie de d'électricité, aussi bien que les panneaux normalisés en contreplaqué, l'isolement, etc... peuvent être fixés à la face inférieure d'une toiture d'une manière simple et pratique, en raison de l'intervalle caractéristique ou critique entre les trous de boulons, comme décrit ci-dessus.
Il est bien entendu que l'on peut apporter à la forme, à la construction et à la disposition des pièces diverses modifications sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS.
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