[0001] La présente invention concerne les poutrelles en alliage léger utilisées dans la
construction, en particulier pour le coffrage du béton sur les chantiers de bâtiments,
d'ouvrages d'art ou de génie civil.
[0002] Concurremment avec les poutrelles composées en bois collé, les poutrelles en alliage
léger déjà connues remplacent souvent les bois équarris (bastaings ou madriers) grâce
à leur gain de poids important à résistance égale et à leur plus grande longévité.
[0003] En coffrage du béton, elles sont surtout utilisées de deux façons :
- Horizontalement et soutenues par des étais, elles constituent un soli- vage provisoire
supportant les coffrages qui reçoivent le béton des planchers ou des dalles en élévation
(fig.I).
- Verticalement, elles servent de raidisseurs verticaux aux deux coffrages opposés
entre lesquels est coulé le béton des murs (fig.2).
[0004] Les diverses poutrelles en alliage léger existantes se ramènent à deux types de section
(fig.3)
- En "I" comportant une seule âme verticale.
- En "H", caissonnée, comportant deux âmes parallèles.
[0005] Pour les deux types, les poutrelles présentent en général (fig.3)
- A leur partie supérieure, dans une gorge, une fourrure en bois (1) servant au vissage
des panneaux en structure définitive, ou au clouage provisoire et répétitif des coffrages,
- A leur partie inférieure, au milieu de la membrure, une rainure en forme de "C"
(2) destinée à recevoir une tête de boulon pour la fixation par crapauds des poutrelles
sur les fers profilés leur servant de support.
[0006] Ces types de poutrelles présentent les principaux inconvénients suivants :
- Déformations importantes en flexion du fait de la forte élasticité de l'aluminium,
ce qui conduit le plus souvent à limiter la charge ou la portée libre des poutrelles
en fonction de leur flèche et non de leur résistance.
- Fixation sur les supports par boulonnage, procédé lent et dispendieux dans l'emploi
en coffrage ou les montages et les déposes sont fréquents, avec l'inconvénient d'un
boulonnage par dessous.
- Prix élevé au mètre linéaire dû au coût des alliages légers et à l'adjonction de
la fourrure bois, fixée artisanalement et destinée au clouage des panneaux sur les
poutrelles utilisées comme solives (la rentabilité des poutrelles étant par ailleurs
réduite du fait de la limitation des charges en fonction des tolérances de déformation).
[0007] Les poutrelles suivant l'invention permettent d'éviter ces inconvénients.
[0008] Elles présentent une section en forme de "I" (fig.4), avec une âme verticale pleine
et continue, simple ou double, une membrure supérieure et une membrure inférieure.
[0009] La membrure supérieurede section en forme de fourche à deux branches ou plus (1),reçoit
entre les branches une ou plusieurs fourrures en bois (2) fortement fixées sur le
métal, par exemple par collage sur toute la surface de contact avec le métal.
[0010] La membrure inférieure (3) est constituée par une semelle plate et horizontale présentant
à chacune de ses extrémités latérales un retour (4) formant un angle aigu avec la
partie horizontale. Ces retours "en croc" sont continus sur la longueur de la poutrelle.
- Pour la membrure supérieure, la particularité de l'invention consiste à faire participer
la fourrure bois simple ou multiple à la résistance de la poutrelle.
[0011] Pour que cette section hétérogène soit équivalente en résistance à une section homogène
fictive, comme dans le cas d'une section en béton armé par exemple, il faut et il
suffit que sous les efforts de cisaillement la fourrure en bois ne puisse pas glisser
dans sa gaine métallique, donc que la fixation (collage par exemple) résiste au travail
moléculaire de glissement.
[0012] Par analogie avec le béton armé, on doit considérer un coefficient d'équivalence
entre le métal et le bois, coefficient égal au rapport entre les modules d'élasticité
longitudinaux respectifs du métal et du bois.
[0013] On peut alors prendre en compte une section homogène fictive de métal où la section
du bois sera divisée par le coefficient d'équivalence tel que défini. Dans le calcul
des contraintes, les contraintes dans le bois seront celles du métal divisées par
le coefficient d'équivalence.
[0014] Pratiquement il convient de choisir des constituants, alliage léger et bois, dont
le coefficient d'équivalence soit tel que les contraintes maximum calculées pour les
deux matériaux soient les plus voisines possible des contraintes maximum admissibles.
[0015] Ainsi la fourrure en bois nécessitée par la fixation des panneaux et jusqu'ici inutilisée
en résistance, devient active, c'est-à-dire qu'elle augmente notablement le moment
d'inertie de la poutrelle, donc ses performances, pour un accroissement minime de
son coût.
[0016]
- Pour la membrure inférieure, la particularité de l'invention est constituée par
les deux retours ou "crocs" latéraux qui rendent possibles :
- la fixation rapide des poutrelles sur un support en fer profilé (ou sur une autre
poutrelle servant de sablière d'appui et posée "sens dessus- dessous")par des agrafes
amovibles/coulissant le long de chaque croc, comportant une lumière conique (2), et
forcées au marteau (fig.5).
- le raboutage des poutrelles par des doubles éclisses de section en "U" coulissant
le long de l'âme sans possibilité de déversement latéral (fig. 6). Les éclisses peuvent
être serrées l'une à l'autre en leur mileu, entre les deux poutrelles raboutées par
broche à clavette conique ou par boulon à oeillet, sans nécessité de percement des
poutrelles.
- un bon raidissement du bord de la membrure inférieure, qui, lorsqu'il est plat,
est particulièrement sensible aux chocs et facilement déformable.
[0017] Les poutrelles suivant l'invention peuvent être réalisées en différentes sections
sensiblement homothétiques, suivant les utilisations et les résistances à obtenir,
en fonction des charges et des portées libres. Dans l'emploi comme solives et sablières
support de coffrages horizontaux ou verticaux, une hauteur de section de l'ordre de
20 cms semble bien adaptée. La figure 7 présente un exemple de réalisation d'une poutrelle
de 20 cms de hauteur.
[0018] Pour la fabrication des poutrelles suivant l'invention, le profilé en alliage léger
est réalisé de manière classique par extrusion. La fourrure en bois est continue sur
la longueur de la poutrelle, avec ou sans raboutage par mini- entures réalisé suivant
les règles de l'art.
[0019] Une autre particularité de l'invention réside dans le procédé de fixation de la fourrure
en bois simple ou multiple, par collage et sertissage à l'intérieur de la gorge (ou
des gorges) que présente la membrure du profilé métallique. Pour être efficace, un
collage doit être réalisé sous pression par effet de serrage. Dans le cas présent
la pression sur les plans de collage est réalisée par auto-serrage. A cet effet le
profilé sortant du filage à chaud à la forme indiquée (fig.8), branches de la fourche
écartées.
[0020] Après encollage et mise en place des fourrures bois, les branches de la fourche sont
rapprochées à froid par déformation permanente,
- soit à la presse de manière analogue à la réalisation des profils à froid en acier
- soit par "laminage" à froid, la poutrelle cheminant entre des rouleaux à pression
qui rabattent et resserrent les branches verticales de la fourche sur la fourrure,
un autre rouleau comprimant la fourrure contre la paroi horizontale de la gorge (fig.9).
Un dernier rouleau peut éventuellement, dans le cas d'une gorge en "C" (fig.10) rabattre
et comprimer sur la fourrure les deux branches horizontales du C.
1 Poutrelles en alliage léger, de section transversale en "I", caractérisées par une
membrure supérieure en forme de fourche enserrant une ou plusieurs fourrures en bois
fortement fixées sur le métal, par collage et sertissage par exemple, de telle sorte
que cette fixation résiste aux contraintes de glissement dues aux efforts tranchants
quand la poutrelle est chargée. Ainsi la fourrure bois contitue avec la partie métallique
une section hétérogène calculable comme une section homogène fictive, compte tenu
d'un coefficient d'équivalence métal-bois. La fourrure bois ne sert plus seulement
à la fixation définitive ou provisoire de panneaux sur les poutrelles par vissage
ou clouage, mais elle participe à l'inertie de la poutrelle, donc à sa résistance
à la flexion et aux déformations, en l'augmentant notablement.
2 Poutrelles en alliage léger, suivant la revendication 1, caractérisées par une menbrure
inférieure dont la section se présente comme un plat horizontal retroussé "en croc"
à ses deux extrémités latérales, ces retours continus étant dirigés vers l'âme et
faisant un angle aigu avec la partie centrale horizontale.
3 Poutrelles en alliage léger, selon les revendications 1 et 2, caractérisées par
des coulisses amovibles de fixation des poutrelles sur la membrure d'un fer profilé
de support, la partie supérieure de la coulisse formant une gorge enveloppant le croc
de la membrure inférieure de la poutrelle et coulissant sur celui-ci, la partie inférieure
présentant une lumière conique qui vient enserrer la membrure du fer profilé de support.
4 Procédé de fabrication des poutrelles selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé par la fixation de la fourrure bois simple ou multiple sur le profilé
métallique par collage et sertissage, avec auto-serrage des plans de collage, les
parties métalliques entourant les fourrures sortant d'extrusion plus écartées qu'à
leur position définitive, et étant par la suite rapprochées à froid par déformation
permanente après encollage et mise en place des fourrures.