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, Hourdis, métallique pour planchercomposite
La présente invention concerne des planohers formes d'éléments de hourdis en tôle profilée et de dalles de béton dans lesquels il existe un ancrage complexe entre le béton et le hourdis.
La combinaison d'un élément de hourdis profilé avec une seconde tôle permet d'obtenir un hourdis compor- tant des alvéoles longitudinaux. Ces produits métalliques alvéolaires sont utilisés à la place d'un hourdis clas- sique ou en combinaison avec ces derniers dans la cons- truction des immeubles.
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Les hourdis en tôle profilée sont largement uti- lisés dans la construction actuelle des bâtiments. Ce , hourdis métallique apporte la résistance de structure nécessaire pour supporter à la fois le poids mort et les charges mobiles des planchers. Les éléments de hourdis métalliques sont assemblés côte à cote et sont fixés à la charpente du bâtiment, et ils sont couverts d'une couche de béton qui donne de la rigidité au plancher composite et forme aussi une surface pleine, lisse sur le plancher du bâtiment.
Les hourdis métalliques alvéolaires sont aussi.jill largement utilisés dans la construction moderne, Les alvéoles constituent des passages pour les câbles de distribution électrique, les câbles téléphoniques, les Installations de conditionnement d'air, les canalisa- . tions d'eau, de gaz, et pour d'autres besoins. Les hour- dis métalliques alvéolaires sont assemblée cote à côte ' . et sont fixés à la charpente du bâtiment, et ils sont recouverts d'une couche de béton, Fréquemment, des élé- ments de hourdis en tôle profilée sont utilisés côte à côte avec les éléments de hourdis alvéolaires pour former, un plancher mixte.
Dans, le présent texte, le terme "hourdis" désigne à la fois le hourdis en tôle profilée simple et le hourdis métallique alvéolaire.
Jusqu'ici, les hourdis en tôle profilée ont été considérés comme devant supporter la totalité de la char ge de structure du plancher, c'est-à-dire le poids mort des éléments de hourdis eux-mêmes et le poids mort de la couche de béton, en plus de la charge mobile prévue pour le plancher. La couche de béton n'a pas été considérée comme capable de contribuer d'une façon quelconque à
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supporter la charge du plancher. Par suite, les portées de ces hourdis, ainsi que les charges permises sur le plancher ont été limitées,
La présente invention pemet de réaliser un hour- dis en tôle dans lequel existe une liaison mécanique po- sitive du hourdis de la dalle de béton coulé.
Le plancher résultant est caractérisé par une coopération prévisible et sûre de la couche de 'béton et du hourdis métallique pendant toute la durée du bâtiment. Les propriétés de résistance à la compression de la couche de béton peuvent par suite servir dans le plancher. En effet, ce plancher devient un plancher en béton armé dans lequel le béton contribue par les mornes propriétés que celles agissant normalement dans une structure classique en béton armé.
Le hourdis métallique selon l'invention constitue l'arma- ture de la couche de béton.
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Les hourdis en tôle profilée sont utilisas depuis de nombreuses années, Le hourdis est constitué d'éléments de hourdis en tôle profilée qui comporte successivement des crêtes horizontales et des fonds de gouttières hori-- zontaux raccordés aux crêtes par des parois verticales ou sensiblement verticales. Les bords latéraux des élé- monts de hourdis sont formés de façon à permettre le rac- cordement des éléments côte à côte. Ce raccordement est fréquemment obtenu en formant une languette le long d'un bord et une rainure le long du bord opposé. Au moment de la pose, la languette est engagée dans la rainure de l'é- lément de hourdis voisin.
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Le hourdis métallique peut servir à la fabrica- tion d'éléments alvéolaires en fixant un élément métal-, . lique inférieur qui peut être plat ou profilé. Cette tôle inférieure forme avec la tôle profilée du hourdis des alvéoles ou canaux longitudinaux,
La présente invention permet d'obtenir un plan- cher dans lequel le hourdis métallique et la dalle de béton participent tous deux à la résistance,
La surface supérieure des crêtes d'un hourdis selon l'invention, et qui est normalement plane,
comporte des parties transversales pouvant être des filets soudés dépassant au-dessus du plan des crêtes ou des nervures transversales forméos dans les crêtes. Ces nervures trans- versâtes pouvant être en creux par rapport à la surface plane des crêtes ou former des bossages au.-dessus de cette ' surface plane.
Les surfaces des parois latérales des gouttières, du coté du béton comportent des irrégularités dans le sens longitudinal des gouttières, par exemple des filets soudés ou des emboutis pour forcer des nervures en craux ou en bossage, ou les deux. De préférence ces irrégularités sont allongées et parallèles à l'axe des gouttières des éléments de hourdis. Le béton coulé sur les éléments de hourdis prend une forme complémentaire à celle du côté supérieur des hourdis, en s'adaptant aux irrégularités de. surface. Après durcissement, ces irrégularités du béton en creux ou en bossages, correspondant à celles des parois latérales des gouttières, empêchent le décollage du béton par rapport à la tôle dans le sens vertical:.
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Des bossages peuvent être formés en supplément, conformément à l'invention sur la paroi du fond de chaque gouttière de 7.'élément de hourdis. Ces bossages peuvent être, par exemple, des pastilles de matai de soudure ou de parties embouties formant des bossages vers le haut. Ces pastilles ou ces bossages serval à l'ancrage du béton par rapport au hourdis, afin d'empêcher toute tendance au glissement entre le béton et le hourdis.
La construction de planchers avec des hourdis mé- talliques selon l'invention a les avantages suivants (1) La possibilité de plus grandes portées que ' celles possibles jusqu'ici, sans augmentation du poids de métal pour le hourdis, et aussi sans qu'il soit né.. cessaire d'augmenter la quantité de béton.
Réciproque- ment, pour une même portée, une même quantité de métal, et une même quantité de béton, un plancher selon l'in- vention peut supporter des charges plus importantes qu'un plancher comparable établi suivant les techniques anté- rieures. ' (2) Pour une même portée et pour une même épais- seur de béton, une même charge peut être supportée par le plancher avec moins de métal pour le hourdis selon l'in- vention que dans le cas des techniques antérieures. A u- trement dit, l'épaisseur de la tôle formant le hourdis peut être réduite.
(3) Pour supporter une charge donnée, l'épaisseur du hourdis selon l'invention peut être plus faible que celle des hourdis pour dalles de béton utilisés jusqu'ici., Autrement dit, la hauteur des crêtes d'un hourdis selon l'invention au-dessus du fond des gouttières peut être
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plus faible que dans le cas des hourdis métallique$
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* . :,"li. antérieurs, et par suite l'épaisseur totale du plancher peut être plus faible.
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La diminution de la quantité de métal pour un e ? ,, h s dimmUti n qHnnti%Ô "é%al P Ul' .' ;. '? . hourdis selon l'invention est en elle même un facteur .¯ . important dans la construction d'un 'bâtiment à P.us3,eurn A" t T fT , Z n 6tages car elle permet de prévoir des poteaux et des .. , ..i w^J# 1-W,., 4 solives de sections plus faibles dans l'ensemble du bâ- ,.,'â4, . timent.
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L'invention concerne aussi en particulier un dix ment de hourdis en tôle profilée pour former avec une couche de béton un plancher composite, l'élément de hourdis comportant des crêtes et des gouttières alternées
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séparées par des parois verticales ou à peu près verti- cales, la continuité de la surface plane horizontale des
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crétes étant interrompue par des parties tr=oversalea# ;8r;:rr
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et la surface des parois verticales ou sensiblement 'er .,, ticales présentant des irrégularités dans le sens longiw ,1', tudinal.
L'invention concerne aussi un plancher composite
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formé '\. d'un certain nombre d'éléments de hourdis du ' pe ' pilé considéré ci-dessus, ces éléments de hourdis étant fixés
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cote à cote à la charpente du bâtiment et.étant recouverts d'une couche de béton, l'ap%1%ude Îh béton à supporter des charges à la compression étant utilisée pour supporter- le poids du plancher et la charge prévue pour celui-ci..
Les caractéristiques de l'invention ressortiront,- plus particulièrement des exemples suivants, décrits en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
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la figure 1 est une vue partielle en perspective de deux planchers selon l'invention l'un comportant. déjà des éléments de hourdis, et l'autre étant terminé avec la couche de béton, la figure 2 est une vue en perspective d'une partie d'un élément de hourdis selon l'invention, la figure 3 est une coupe verticale d'une partie , de plancher avec une flèche représentée d'une façon très exagérée pour l'explication de certaines caractéristiques de l'invention, la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3 montrant un élément de hourdis selon l'in- vention, les figures 5,
6 et 7 sont des coupes verticales suivant la ligne 5-5 de la figure 4 montrant différentes variantes de nervures transversales selon l'invention,. les figures 8, 9 at 10 sont des coupes verticales suivant la ligne 8-8 de la figure 4 montrant différences. variantes de bossages sur les fonds des gouttières, les figures 11,12 et 13 sont des coupes vertioa- les suivant la ligne 11-11 de la figure 5 montrant diffé- rentes formes d'irrégularités de surface des parois ver- ticales, la figure 14 est uno vue en perspective semblable à la figure 2 montrant des nervures obliques sur les crêtes, la figure 15 est une vue en perspective montrant un élément de hourdis alvéolaire selon l'invention, avec des nervures semblables à celles de la figure 4,
la figure 16 est une coupe verticale d'un plancher avec le hourdis de la figure 15.
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les figures 17, 18 et 19 sont des coupes sem- blables à la coupe de la figure 8 contrait différentes formes d'éléments poinçonnés dans le fond des gouttières. la figure 20 est une vue en perspective semblable à la figure 8, avec des nervures obliques comme dans le cas do la figure 14, e t les figures 21 et 22 sont dos coupes d'autres variantes de hourdis alvéolaire selon l'invention,
La construction de bâtiment moderne 10 représentée sur la figure 1 comprend des poteaux 11 et des solives 12. Un hourdis en tôle profilée 13 est fixé aux solives habituellement par soudure.
Une couche de béton 14 est coulée sur le hourdis 13 pour former un plancher rigide dans le bâtiment 10.
Le hourdis on tôle profilée est formé d'éléments tels que ceux représentés sur la figure 2. l'élément do hourdis on tôle profilée 15 de la figure 2 est géné- ralement plan et peuvent être assemblés par une languette 18 d'un coté ot uno languette repliée pour former une rainure 19. L'engagement de la languette 18 d'un élément dans la rainure 19 do l'élément voisin permet l'assem- blage des différents éléments côte à côte. L'élément 15 est en tôle pliée suivant lo profil représenté, et ; comporte dos crêtes horizontales 20 ot des fonds do gout- tières horizontaux 21 reliés par des parois verticales 22.
Les parois 22 de l'élément sont verticales ou divergent légèrement vers le bas, de la crête 20 aux fonds voisins 21. Par suite, des gouttières longitudinales 24 sont for- mées entro les crêtes 20.
Chaque gouttière 24 est limitée par un fond 2l
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et deux parois 22, La largeur entre les bords de doux crêtes voisines 20 est égale ou supérieure à la largeur du fond 21 correspondant..
Les crêtes horizontales 20 comportent des parties-, transversales indiquées d'une façon générale par la ré- férence 25 sur la surface normalement plane des crêtes 20. Los partics transversales 25 des figures 2 et 4 sont dos nervures en saillie sur les crûtes 20, ot dans ce cas sont désignées par la référence 26 sur la surface' supérieure d os crêtes 20,
Los figures 5, 6 et 7 représentent différentes variantes dos parties transversales 25 qui sont consti- tuées, sur la figure 5 par des nervures en bossages 26, ' sur la figure 6 par des nervures on creux 6 et sur la figure 7 par des filets soudes 28.
Il sera nota sur los figures 5, 6 et 7 que la partie de la couche de béton 14 située sur les crêtes 20 a une fome complémentaire à celle des crêtes 20 et do leurs nervures.
Cotte disposition du béton 14 par rapport aux nervures transversales 25 constitue un ancrage entre le béton et les nervures transversales 25 par travail au cisaillement. Il est facile do voir que tant quo le béton 14 n'est pas décollé de la surface des crêtes 20, cet ancrage est maintenu.
La forme particulière des gouttières 24 sert à empêcher le décollement du bdton 14 par rapport aux crê- tes 20 du hourdis, Les parois verticales ou sensiblement verticales 22 comportent des irrégularités de surface 50 constituées par dos filets soudés 51, des nervures en
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...- n :
G:w z bossage 52 ou des nervures en creux 53, do la façon, 3iet', diqude eur los figuros 7.. 7.2 *. '' *''"'''*'f!' diquée sur les figures 139 11 et 12' rea Poo tivem La masse continue de béton 14 est coulée sur l;' à:. massa contmae b4ton es% cour40 ¯ .; i hourdis de façon que la béton remplisse les gouttières.
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' 24 et s'adapte aux irrégularités de surface 50 des par4e
22. les surfaces latérales du béton 14 situées dans les gouttières 24 prennent par suite des irrégularités com-
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pldaontaircs aux irrémlari%68 50. Le béton 14 est, <;.; ainsi ancré dans les gouttières 24, ce qui emptche sa remontée et sa séparation du hourdie. bzz , y r ' v ;;f Les irrégularités 50, en bossage ou en creux, "1 ' sont d'une façon gdn6ralo parallèles aux axes des gout4- tières 24.
De préférence, des éléments supplémentaire$ 31
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travaillant au cisaillement de translation sont orr,d;'' au fond des gouttières 24 pour s'opposer au glissement.
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Oos dldmente supplémentaires 31 dépassent de la surfaces horizontale plane dos fonds 21 et pénètrent par euite,è-- 4;; dans le béton 14. Les éléments 31 sont représentés sur
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los figures 2, 4 et 8 sous la tome bossages ciroulairverd 32 emboutis dans les fonde 21.
Les décents 31 peuvent aussi avoir la forme de
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nervures allongées dépassant des fonds 21, de la. açori, ' représentée sur la figure 9,ou être des pastilles'.de' métal de soudure 38, de la façon représentée sur'la. figure 10.
Le béton 14 entoure ces éléments 31 qui dé-
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passent au-dessus du plan général horizontal des fondôl-"'Ï!i des gouttières et pénètrent dans la surface inférieures plane du béton 14 situé dans les gouttières 24.
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Une variante de mise en oeuvre de 11 invon-t-ion
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représentée sur la figure 14, 1'élément de hourdis re- présenté correspondant sous tous les rapports à l'élément 15 de la figure 2 sauf que les parties transversales 25' des crêtes 20 sont obliques,
Du fait de l'ancrage du béton par les irrégulari- . tés des parois sensiblement verticales des gouttières et de l'ancrage du béton par les nervures des crêtes, le glissement du béton rapport au hourdis est impossible, Par suite,
les forces de compression produites par la charge sont supportées par le béton corme dans le cas d'une poutre, et le métal supporte forces de traction corrospondantes.
Un hourdis métallique alvéolaire peut être fabri-' que de la façon représentée sur les figures 15, 16, 20 et 21 à partir d'éléments de hourdis tels que ceux repré- Bontés sur les figures 1, 2, 3, 4 et 14.
Le hourdis alvéolaire métallique 16 est formé d'un élément de hourdis supérieur en tôle profilée 15 et d'un élément inférieur en tôle 17, ainsi qu'il appa-. - rait sur les figures 15 et 16. La tôle inférieure 17 est d'une façon générale plane avec une languette de raccor- dament 18 sur un côté ot une rainure do raccordement 19 sur le côté opposé.
Suivant le mode de réalisation représenté sur la. figure 17, des brides 34 limitées par deux fontes parai. lèles 35 sont embouties dans la tôle des fonds 21. La bride 34 ost ainsi relevée entre les deux fentes paral- lèles 35 au-dessus du plan horizontal normal du fond 21,
Les figures 18 ot 19 représentent des languettes*
36 qui découpées et cambrées vers le haut dans la
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forcent le fond 21, , , , -"" "1'< ',;
, D'autres modge de réalisation de hourdis mdta111.-.N, , quels alvéolaires sont roprés entés sur les figures 21,, et p2 ,
Suivant la figure 21, le hourdis comporte aussi un élément inférieur 17 on tôle profilée de .,. la façon .
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ropréaentee, -.?. le hourdis suivant le mode de réalisation de 1a . figure 22 est formé d'un eleaait inférieur plan 17 ,suç,, #,f lequel sont fixées des gouttières inversées 29.
Chaque gouttière inversée 29 tome une crête, avec des nervures transversales 25, des parois latérales 22 et doux bords de fixation 21'.
Un autre mode de réalisation est représente sur la
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figure 20, ce hourdis étant s anblab3.c à celui de la figure 15 sauf que les nervures 25' des crêtes 20 sont obliqués.
00nno prdcédoonont, du fait do l'ancrago du béton, par les irrégularités dos surfaces verticales ainsi quo par les irrégularités des surfaces horizontales des croies des hourdis alvéolaires, le béton est maintenu par la ré-
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aistance au oisaillomont, En conséquence, la béton supporte les efforts de compression et la nétal los efforts de
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traction quand ltonsomble travaille sous la charge à la façon d'une poutre,
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Un hourdis alvéolaire aétalliquo selon l'invention.
peut avoir une portée d'onvrion 40% sup6riourc/àla portée des constructions réalisées jusqu'ici pour lesquelles toute la charge du plancher est considéré comme étant
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supportée par la hourdis alvéolaire nétalliquo soûl.
Au cours de tous les essais effectués sur dos
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planchers réalisés selon l'invention, la charge do rupture n'a jamais été atteinte dans les éléments en acier; dos ruptures se sont produites par cisaillement dans la couche do béton, c'est-à-dire par cisaillement du bdton dans une zone en contact avec la surface des crêtes dos hourdis métalliques. Aucune rupture du-'béton par comprossion n'a été constatée.
Dos structures selon 1'invention ont été réolle- ment construites sans appui intermédiaire pour dos por- tées dépassant six mètres. Pour des portées plus iopor- tantes, il peut être utile do placer un étai intermé- diairo pour éviter le fléchissojaont du hourdis métallique sous la charge du béton nouille, do la façon représentée sur la figure 3. L'étai peut être enlevé après durcisse- ment du béton pour que le béton participe à la résistance du planchor composite résultant. La figure 3 représente, avec uno déforamtion très exagérée pour la clarté do la figure, un élément de hourdis 13 supporté à ses extrd-. mités par des solives ou des poutres 12.
Le poids du béton 14 à l'état plastique provoque le fléchissement du hourdis 13, La flèche croît jusqu'à un maximum au milieu de la portée, Le béton 14 est par suite plus épais au milieu do la portée qu'aux extrémités. La déformation du hourdis 13 fait apparaître dans le métal des contrain- tes qui subsistent après durcissement du béton.
Il t possible, avec un hourdis nétalliquo selon l'invention d'obtenir des portées plus importantes que celles promises par los techniques antérieures. En fait, le poids du béton seul peut être suffisant pour produire des contraintes excessives dans le hourdis métallique 13
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pendant que le béton est encore plastique, car le b4ton<..i. hunido et plastique ne peut pas supporter une charge*,> ii,, La résistance du béton n'apparaît pas avant le durcisse-
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cent, Otest pourquoi Il est préférable dans certains ego de placer un otaj.
Intermédiaïre8 on un ou plusieurs po:Lntd sur la portée entre les solives 12. Ces étais évitent
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le flechiasenent ainsi que des contraintes excessives dans le métal,, Le hourdis par lui même peut supporter le poids du béton mouillé plastique pour les portées partielles relativement faibles sans pouvoir supporter ce poids sur toute la longueur de la portée.
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Nipnd le béton a durai suffisonnent pour part,c,- por à la résistance à la charge, l'étai peut être enlevés L'enlevonont de ltdtai mécanique se traduit ionediatenent ; des contraintes dans le plancher composite, con contraintes représentant la r6aotïon à la force de fidohissoaont pr60édoe:'nm% support6o par los étais, Cependant, cette charge est supportde par la structure la fois par le béton et le hourdis métallique formant le plancher selon la présente invention.
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L'utilisation d'étais interoddiaires pour les portées relativement importantes, en supprimant la flécher
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excessive du hourdis m6tallique a aussi l'avantage t, d'enpecher une épaisseur excessive de bjton (fig.3) dans la zone dumilieu, entre les solives.