Charpente comprenant au moins une ferme rigide. La présente invention a pour objet une charpente comprenant au moins une ferme rigide. Elle a pour but de permettre la cons truction de bâtiments au moyen d'éléments en béton armé ou en acier.
La charpente objet de l'invention est ca ractérisée en ce que ladite ferme présente plusieurs joints d'assemblage rigides, suscep tibles d'absorber à la fois des moments de flexion et des efforts de cisaillement, ces joints étant disposés sensiblement en des points de la ferme en lesquels le moment de flexion dû aux charges statiques supportées par elle est nul.
Par ferme rigide , on désigne ici une structure pratiquement indéformable sous l'effet d'efforts appliqués dans son plan. Dans ce qui suit, on appellera points de moment de flexion nul des points d'une structure en lesquels le moment de flexion dû aux charges statiques supportées par cette structure est nul.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la charpente objet de l'invention et une variante de la première forme d'exécution.
La fig. 1 est une vue en élévation d'une charpente en béton armé comprenant plu sieurs fermes rigides verticales reliées par des poutres longitudinales secondaires.
La fig. 2 est ime coupe suivant la ligne II-II de la charpente représentée à la fig. 1. La fig. 3 est une coupe verticale, à plus grande échelle, de l'un des joints d'assem blage des poutres horizontales que compren nent les fermes de la charpente représentée à la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe verticale, à plus grande échelle, de l'un des joints d'assemblage des poteaux verticaux extérieurs que com prennent les fermes de la charpente repré sentée à la fig. 1.
La fig. 5 est aine coupe verticale, à plus grande échelle, de l'un des joints d'assemblage d'un poteau vertical intérieur que compren nent les fermes de la charpente représentée à la fig. 1.
La fig. 6 est une vue en perspective d'une partie de la charpente représentée aux fig. 1 à 5 démontée, montrant les types d'éléments utilisés dans cette charpente.
La fig. 7 est une élévation frontale d'une ferme rigide verticale en béton armé destinée à une charpente pour une construction telle qu'une baraque militaire, qu'une cantine, qu'une clinique ou qu'un bâtiment rural.
La fig. 8 est une vue en perspective d'un élément de ferme en acier, susceptible d'être employé au lieu d'un élément en béton armé.
La fig. 9 est une élévation frontale d'un joint d'assemblage pour éléments en acier tel que celui représenté à la fig. 8.
La charpente représentée aux fig. 1 à 6 comprend trois fermes rigides, dont chacune comprend trois poteaux verticaux 1, 2, 3, réunis entre eux par deux poutres horizontales principales 4 et 5, disposées l'une au sommet desdits pôteaux, l'autre en un point intermé diaire le long de ces poteaux. Ces poteaux et ces poutres sont constitués chacun par plusieurs éléments rigides préfabriqués. Ces trois fermes sont réunies au moyen de douze poutres longitudinales secondaires 6, logées dans des orifices ménagés dans les @ fermes.
Sept de ces poutres secondaires 6 sont pla cées à égale distance les unes des autres, au niveau de la poutre principale 5, et les cinq autres sont placées à égale distance les unes des autres, au niveau de la poutre princi pale 4, ainsi que le montre clairement la fig. 1.
La forme d'exécution de cette charpente est très simplifiée. En pratique, on peut pré voir un plus grand nombre de fermes et cha cune d'entre elles pourra présenter un plus grand nombre de poteaux verticaux et de poutres principales, les différentes fermes étant reliées entre elles par un plus grand nombre de poutres secondaires.
Chacune des fermes est constituée par lin certain nombre d'éléments' rigides préfabri qués en béton armé, réunis entre eux au moyen de joints d'assemblage rigides, disposés sensiblement en des points de la ferme où le moment de flexion dû aux charges statiques qu'elle supporte est nul. Ainsi, les éléments de chacun des poteaux verticaux extérieurs 1 et 3 de chacune des fermes sont assemblés au moyen de deux joints d'assemblage rigides 7 placés, l'un un peu au-dessus du niveau du sol, et l'autre un peu au-dessus du niveau de la poutre 5.
Les éléments du poteau médian de chacune des fermes sont assemblés d'une faon semblable au moyen de deux joints d'assemblage rigides 8, placés aux mêmes ni veaux que les joints 7, ainsi qu'on peut le voir à la fig. 1 du dessin. Les éléments de la poutre principale 5 de chacune des fermes sont assemblés entre les poteaux au voisinage de l'endroit où la poutre 5 rencontre les poteaux 1, 2, 3, au moyen de quatre joints d'assemblage rigides 9.
Les éléments de 1 a poutre principale 4 de chaque ferme sont assemblés d'une façon semblable au moyen de quatre joints d'assemblage rigides 9, avec cette différence que dans ce cas, les joints sont un peu plus éloignés desdits poteaux.
Ces quatorze joints d'assemblage 7, 8 et 9, disposés en. des points où le moment de flexion est nul, sont les seuls employés dans chaque ferme, et on voit que chacune de ces fermes. comprend treize éléments préfabri qués en béton armé.
Ainsi, deux éléments a forment la partie inférieure des poteaux 1 et 3; un élément b forme la partie inférieure du poteau 2; deux éléments c forment les parties centrales des poteaux 1 et 3, chacun de ces éléments com prenant, sur un côté, tune partie adjacente de la poutre 5; un élément d forme la partie centrale du poteau 2 et comprend, sur deux côtés opposés, les parties adjacentes de la poutre 5; deux éléments e forment la partie supérieure des poteaux 1 et 3, chacun de ces éléments comprenant, sur -un côté, une partie adjacente de la poutre 4;
im. élément f forme la partie supérieure du poteau 2, cet élément comprenant, sur deux côtés opposés, des par ties adjacentes de la poutre 4; deux éléments g forment les -parties restantes de la poutre 5 et deux éléments h forment la. -partie restante de la poutre 4.
Chacune des poutres longitudinales secon daires 6 est également formée d'éléments rigides préfabriqués en béton armé réunis entre eux par des joints d'assemblage rigides 10, disposés sensiblement en des points de la poutre 6 dans lesquels le moment de flexion dû aux charges statiques supportées par elle est nul. Ainsi, chaque poutre 6 @ comprend un élément médian j relativement court, s'éten dant des deux côtés de la poutre 4 ou 5 de la ferme intérieure, et deux éléments extrêmes k, plus longs, s'étendant de part et d'autre de l'élément médian en direction des fermes exté rieures.
La partie de chacune des poutres longitudinales secondaires réunissant entre elles deux fermes adjacentes pourrait égale ment présenter deux joints d'assemblage ri gides. La fig. 6 montre, en perspective, les divers éléments a à k.
La fig. 3 montre l'un des joints d'assem blage rigides 9 de l'une des poutres 4 ou 5. Comme on peut le voir, ce joint d'assemblage est du type à joint couvert , dans lequel les extrémités devant être réunies sont confor mées de façon à s'adapter l'une sur l'a-Litre en 11 par des surfaces de contact longitudi nales terminales inclinées, ces extrémités étant maintenues ensemble par deux boulons trans versaux 12. Un moyen de fixation supplémen taire est constitué par une barre de section transversale en<B>I</B> en acier 13, disposée à l'une des extrémités de l'un des éléments préfabri qués et venue de moulage avec lui. Cette barre 13 pénètre dans un trou ménagé dans l'extrémité de l'autre élément.
Du mortier 14 ou un matériau analogue sert à fixer la barre 13 dans ledit trou. Cette barre doit, de pré férence, pénétrer assez profondément dans les deux éléments devant être réunis, jusque dans des parties armées de ces éléments, de façon à assurer une liaison rigide de ces derniers et à être ainsi en mesure de résister à des efforts de traction.
La fig. 4 représente un joint d'assemblage rigide 7 de l'un des poteaux extérieurs 1 et 3. Pour ce joint, l'extrémité de chacun des deux éléments à réunir est formée en gradins avec une surface longitudinale 11a non inclinée; en outre, dans ce joint, il n'est pas prévu de boulons transversaux comme dans le joint d'assemblage selon la fig. 3. En revanche, deux barres longitudinales 15 en acier, pré sentant une section transversale en<B>I,</B> ont été disposées dans l'extrémité inférieure de l'élé ment supérieur et sont venues de moulage avec lui. Ces barres pénètrent dans des loge ments venus de moulage dans l'extrémité supérieure de l'élément inférieur.
Elles sont fixées dans ces logements au moyen de mor tier 16. Une couche supplémentaire de mor tier peut être prévue entre les extrémités adjacentes de ces éléments. Comme dans le cas de la fig. 3, il est important que les barres 15 pénètrent dans les deux éléments à réunir sur une longueur suffisante, jusque dans des parties armées de chacune des extré mités de ces éléments, pour assurer une liai son rigide de ces derniers et pour résister ainsi aux efforts de traction.
La fig. 5 montre l'un des joints d'assem blage rigides 8 d'un poteau intérieur 2. Cet assemblage est le même que celui de la fig. 4, sauf que les extrémités devant être réunies n'ont pas été formées en gradins.
Deux barres longitudinales 15c, semblables aux barres 15 représentées à la fig. 4, ou des barres de sec tion quelconque sont venues de moulage avec l'extrémité inférieure de l'élément supérieur et pénètrent dans des logements venus de moulage avec l'extrémité supérieure de l'élé ment inférieur, ces barres 15a étant assujet ties dans ces logements par un apport de mor tier 16a, du mortier supplémentaire étant placé entre les extrémités adjacentes de ces éléments. Comme dans le cas de la fig. 4, le joint d'assemblage ainsi réalisé constitue un joint rigide.
Les joints d'assemblage des fig. 4 et 5 pourraient aussi être obtenus en fixant les barres 15 et 15a au moyen de ciment ou de mortier introduit dans des orifices, ménagés dans les deux éléments à réunir, pour recevoir lesdites barres.
Le joint d'assemblage rigide 10 est iden tique au joint d'assemblage 9 représenté à la fig. 3.
Une couche de ciment ou de mortier peut être appliquée pour remplir tout espace vide entre chacune des poutres secondaires et la partie supérieure des orifices ménagés dans les fermes et servant au logement de ces pou tres.
La fig. 7 représente une ferme rigide des tinée à une charpente pour des bâtiments très simples, tels que des baraques militaires ou autres. Cette ferme est simplement constituée par deux poteaux verticaux 17,
reliés à leurs extrémités supérieures au moyen d'une poutre principale formant un faîte 18a. Cette ferme est conformée pour recevoir une toiture incli née et présente deux points en lesquels le moment de flexion dû aux charges statiques qu'elle supporte est nW. Çes points sqnt ap- proximativement situés à un tiers de la dis tance séparant la partie verticale de chaque poteau du sommet du faîte, le long des sur faces inclinées de ce faîte.
Ladite forme pré sente deux joints d'assemblage rigides 19, au droit desdits points, et elle est constituée par trois éléments rigides préfabriqués en béton armé; nommément par deux éléments iden tiques 1, dont chacun comprend une partie verticale 17 et une partie inclinée 18, voi- sine du faîte 18a constitué par -Lui élément m.
Lesdits éléments sont réunis entre eux par des joints d'assemblage rigides 19, du type à joint couvert ou à recouvrement, qui peuvent être identiques à ceux représentés à la fig. 3.
La ferme de la fig. 7 pourrait présenter des orifices comme c'est le cas dans la pre mière forme d'exécution (fig. 1 à 6), de telle sorte qu'un certain nombre de fermes pour raient être réunies par des poutres secondaires longitudinales. Ces poutres secondaires pour raient aussi être constituées par des éléments assemblés, comme dans cette première forme d'exécution, en des points où le moment de flexion est nul.
Les -éléments rigides préfabriqués que com prennent les charpentes décrites ne doivent pas nécessairement être en béton armé, mais peuvent être en -acier, en bois ou en. toute autre matière susceptible de subir des mo ments de flexion et des efforts de cisaillement. Par exemple, dans le cas de la forme d'exé cution représentée à la fig. 7, chaque élément Z, m pourrait être constitué par un fer en<B>I</B> courbé, ou par deux fers en<B>I</B> rectilignes assemblés par soudure.
Dans le cas de la forme d'exécution représentée à la fig. 1, les éléments a à h pourraient être constitués soit par un fer en<B>I</B> unique pour les éléments a, b, g et h.; soit par deux fers en<B>I</B> assemblés par soudure pour les éléments<I>c, e</I> et<I>f,</I> soit par trois fers en<B>I</B> assemblés par soudure pour l'élément d.
La fig. 8 montre, à titre d'exemple, une variante d'exécution d'un élément d, consti tué ici par trois barres en acier 20, 21 et 22 assemblées par soudure comme représenté. Il est facile de déduire de cet exemple la façon dont pourraient être constitués les autres élé ments moins compliqués que comprend la première forme d'exécution.
Cette fig. 8, ainsi que la fig. 9, montrent aussi les joints d'as semblage rigides de ces éléments avec des élé ments voisins. Des joints d'assemblage ana logues peuvent être employés pour réunir entre eux des éléments en acier équivalents à tous ceûx de la première ou de la seconde forme d'exécution.
Chacun de ces joints est obtenu en cou pant les extrémités des fers en<B>I</B> devant être réunies de- façon à former deux surfaces de contact longitudinales 23, s'appliquant bien l'une contre l'antre, et en soudant ensuite des pièces 24 en fer en L des deux côtés de l'âme de chacun des fers en<B>I,</B> de manière à former des joues affleurant les surfaces 23.
Les joues des deux éléments sont fixées en semble par des boulons 25, et des plateaux supplémentaires 26 sont boulonnés sur les semelles supérieure et inférieure des fers en I, ainsi que le montre clairement le dessin.
Dans le cas d'une charpente formée de fermes en acier; les poutres longitudinales secondaires destinées à relier les fermes entre elles seront constituées par des barres en acier traversant chaque ferme par des trous ména gés dans l'âme de ses éléments, d'une façon analogue. à celle représentée aux fig. 1 et 2.
Ces barres pourraient être fixées aux fermes par boulonnage ou par soudure et être cons tituées en plusieurs éléments réunis entre eux en des points où le moment de flexion est nul, comme dans le cas des fig. 1 et 2, les joints étant identiques à ceux des fig. 8 et 9.
L'exécution de joints d'assemblage rigides, disposés sensiblement en des points où le moment de flexion dû aux charges statiques est nul, permet d'établir une charpente com prenant- plusieurs éléments rigides et suscep tible de supporter des efforts horizontaux et verticaux auxquels elle peut être soumise.
Du fait que les joints d'assemblage rigides sont disposés sensiblement en des points de moment de flexion nul, ils peuvent résister aux couples, aux efforts de cisaillement et aux efforts de compression ou de traction qui sont. appliqués en ces points. Il en résulte que l'ensemble de la charpente, bien que celle-ci ait été exécutée au moyen d'éléments pré fabriqués, se comporte comme une charpente rigide, exécutée sur place, et présente de ce fait les avantages inhérents à une charpente rigide ordinaire. Une main-d'oeuvre spécialisée n'est pas nécessaire pour la mise en place d'une telle charpente.