Noeud d'assemblage, structure spatiale et procédé d'assemblage d'une telle structure au moyen d'un tel noeud

Abstract

 Noeud d'assemblage comprend :

• une plaque de base (31) apte à être assemblée avec les extrémités respectives (111,112) de deux membrures principales (1), chaque extrémité de membrure prenant en chape cette plaque (31) et
• au moins une platine (32,33) apte à être assemblée avec la plaque de base (31) et comprenant une première aile (321,331), s'étendant selon un plan (Y-Y') globalement perpendiculaire à un plan de symétrie (X-X') de la plaque de base (31) lorsque la platine (32,33) est montée sur la plaque de base (31) et pouvant être assemblée avec une extrémité (111,121) d'une membrure principale (1) prenant en chape cette aile (321,331). Au moins une seconde aile (323,324,333) s'étend dans un plan oblique par rapport à la première aile (321,331), cette seconde aile étant apte à être assemblée avec une extrémité (311,221) d'une membrure diagonale (2).

Description

[0001] L'invention a trait à un noeud d'assemblage pour structure spatiale. L'invention a également trait à une structure spatiale et à un procédé d'assemblage d'une telle structure comprenant un tel noeud.

[0002] Dans le domaine de la construction, il est connu de réaliser une charpente à l'aide de poutrelles ou membrures métalliques qui, après assemblage sur un chantier, constituent deux nappes globalement parallèles formées de membrures, ces nappes étant entretoisées par des poutrelles ou membrures diagonales. Ce type de structure est connu sous la dénomination de « structure spatiale » et peut être mis en oeuvre de façon relativement aisée en transportant les membrures préalablement à leur assemblage, ce qui s'avère très pratique, alors que la structure réalisée est globalement hyperstatique et résiste efficacement aux contraintes mécaniques, grâce à une répartition optimisée des efforts qu'elle subit.

[0003] Une telle structure est connue, par exemple de FR-A-2 536 775. Dans ce type de structure, il convient de prévoir des platines d'assemblage entre les membrures ou poutrelles des éléments unitaires de la structure, ces platines étant soudées sur les membrures associées. Les tétraèdres monoblocs de base de la structure doivent être transportés en étant déjà assemblés, c'est-à-dire relativement encombrants, ce qui limite les performances économiques d'une telle structure.

[0004] Des noeuds d'assemblage pour structure spatiale sont, par ailleurs, connus de FR-A-2 454 010 ou de FR-A-2 474 113. Ces noeuds ont des géométries complexes, ce qui majore leur prix de revient. Dans la majorité des cas, ils doivent être pré-assemblés en usine et transportés en étant relativement encombrants jusqu'au site d'installation d'une structure spatiale.

[0005] C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un nouveau noeud d'assemblage pour structure spatiale qui est d'un usage particulièrement aisé, tout en étant économique et en permettant une excellente répartition des efforts à l'intérieur d'une telle structure.

[0006] Dans cet esprit, l'invention concerne un noeud d'assemblage pour structure spatiale, cette structure comprenant des membrures principales qui s'étendent dans au moins deux plans globalement parallèles et des membrures diagonales qui s'étendent entre ces plans. Ce noeud est caractérisé en ce qu'il comprend :

• une plaque de base apte à être assemblée avec les extrémités respectives de deux membrures principales, chaque extrémité de membrure prenant en chape cette plaque et
• au moins une platine apte à être assemblée avec cette plaque de base et comprenant une première aile, s'étendant selon un plan globalement perpendiculaire à un plan de symétrie de la plaque de base, lorsque la platine est montée sur cette plaque, et apte à être assemblée avec une extrémité d'une membrure principale prenant en chape cette aile, et au moins une seconde aile qui s'étend dans un plan oblique par rapport à la première aile, cette seconde aile étant apte à être assemblée avec une extrémité d'une membrure diagonale.

[0007] Grâce à l'invention, les membrures principales de la structure peuvent être montées sur le noeud d'assemblage en prenant en chape ses parties prévues à cet effet, ce qui permet une transmission d'efforts de ces membrures en direction du point d'épuré, sans risque de déformation du noeud. En outre, les efforts transmis pas un tel noeud aux membrures principales, ne risquent pas de déformer ces membrures, notamment par flambement.

[0008] Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, ce noeud incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

• La platine comprend un dos plan, globalement perpendiculaire à la première aile et formant avec celle-ci au moins un dièdre dans lequel est inscrite la seconde aile, ce dos étant apte à venir en appui surfacique contre la plaque de base pour le montage de cette platine sur cette plaque. Dans ce cas, le noeud comprend avantageusement deux platines dont les dos respectifs peuvent prendre en chape la plaque de base. On peut en outre prévoir que la plaque de base et le dos de la ou des platines sont pourvus d'orifices de passage d'organes d'assemblage réversible de la ou des platines sur la plaque de base. Ces organes d'assemblage réversible peuvent être constitués par des boulons. De façon avantageuse, la seconde aile s'étend globalement dans un plan bissecteur du dièdre formé par la première aile et par le dos précité.
• La plaque de base et les ailes de la ou des platines sont pourvues d'orifices de passage d'organes d'assemblage réversible des membrures sur le noeud.

[0009] L'invention concerne également une structure spatiale équipée de noeuds tels que précédemment décrits. Une telle structure spatiale est plus économique et plus facile à assembler que celles de l'état de la technique.

[0010] L'invention concerne enfin un procédé d'assemblage d'une structure spatiale comprenant des noeuds tels que précédemment décrits et, plus spécifiquement, un procédé qui comprend une étape consistant à réaliser des noeuds d'assemblage en montant au moins une platine pourvue d'ailes de fixation d'extrémités de membrures principales et diagonales sur une plaque de base apte à être prise en chape par des extrémités de membrures principales.

[0011] Ce procédé peut être aisément mis en place sur le site d'installation de la structure, les noeuds pouvant être transportés en pièces détachées jusqu'à ce site.

[0012] Selon un premier aspect avantageux de l'invention, on sélectionne le type de platine à monter sur la plaque de base en fonction de la position prévue du noeud dans la structure spatiale.

[0013] Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le montage de la ou des platines sur la plaque de base est effectué par boulonnage, c'est-à-dire de façon réversible.

[0014] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une structure spatiale conforme à l'invention équipée de noeuds conformes à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

• La figure 1 est une vue en perspective d'une structure spatiale conforme à l'invention ;
• La figure 2 est une vue partielle de côté de la structure de la figure 1 supportée par un poteau ;
• La figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un noeud d'assemblage utilisé dans la structure des figures 1 et 2 et des extrémités de membrures associées ;
• La figure 4 est une vue en perspective d'une platine utilisée dans le noeud de la figure 3 ;
• La figure 5 est une vue analogue à la figure 4 pour une seconde platine pouvant être utilisé dans un noeud du type de celui de la figure 3 et
• La figure 6 est une vue en perspective du noeud de la figure 3 utilisé dans la structure des figures 1 et 2.

[0015] La structure S représentée aux figures 1 et 2 est formée par assemblage de poutrelles ou membrures de deux types. Des membrures principales 1 s'étendent dans deux plans P₁ et P₂ horizontaux à la figure 2 et constituant les limites supérieure et inférieure de la structure S. Des membrures diagonales 2 s'étendent entre les membrures principales 1 en rejoignant les plans P₁ et P₂.

[0016] Les membrures 1 sont formées par assemblage de deux cornières 11, 12 en forme de L ou de C dont deux ailes sont accolées ensemble. De même, les membrures diagonales 2 sont formées de cornière 21 et 22 assemblées ensemble et dont deux ailes sont accolées.

[0017] Les cornières 21 et 22 peuvent avoir des dimensions transversales plus faibles que les cornières 11 et 12.

[0018] Les membrures 1 et 2 sont assemblées grâce à des noeuds 3 sur lesquels elles sont fixées par des boulons 4.

[0019] Comme il ressort plus particulièrement des figures 3 à 6, un noeud 3 comprend une plaque de base 31 globalement plane et pourvue de perçages 311 de passage de boulons 4 pour la fixation de cornières 11 et 12 destinées à constituer des membrures principales 1. Pour ce faire, les extrémités 111 et 121 des cornières 11 et 12 sont pourvues de perçages 112 et 122 de passage des vis 41 appartenant aux boulons 4 et destinées à coopérer avec des écrous 42 appartenant également à ces boulons.

[0020] On note 312 les parties de la plaque 31 dans lesquels sont ménagés les perçages 311. Ces parties 312 sont destinées à être prises en chape par les extrémités 111 et 121 des cornières 11 et 12, de telle sorte que les efforts exercés par les membrures 1 parallèles à la plaque 31 sur le noeud 3, ou par le noeud 3 sur ces membrures 1, sont alignés, avec une bonne précision, avec un plan P₃₁ de symétrie de la plaque 31. On note X-X' un axe central des membrures 1 boulonnées sur cette plaque, cet axe étant inclus dans le plan P₃₁.

[0021] La plaque 31 est également pourvue de quatre perçages 313 permettant le passage de boulons 5 de fixation de deux platines 32 et 33 destinées à prendre en chape la partie centrale 314 de la plaque 31 définie entre les perçages 313. Pour la clarté du dessin, les boulons 5 sont représentés uniquement par leurs traits d'axe à la figure 3.

[0022] La platine 32 est plus particulièrement visible à la figure 4. Elle comprend une première aile 321 qui est plane et qui a pour plan de symétrie un plan P₃₂₁ globalement perpendiculaire au plan P₃₁ lorsque la platine 32 est montée sur la plaque 31. L'aile 321 est pourvue de perçage 3211 de passage de boulons 4 de fixation des extrémités 111 et 121 de cornières 11, 12 appartenant à des membrures principales 1 s'étendant selon un axe Y-Y', globalement perpendiculaire à l'axe X-X'. L'axe Y-Y' est inclus dans le plan P₃₂₁.

[0023] Comme cela ressort des figures 3 et 6, les cornières 11 et 12 ne sont pas nécessairement à section en L. Elles peuvent avoir une section en C, comme représentée pour des cornières 11 et 12 constitutives des membrures principales 1 montées sur les platines 32 et 33 selon l'axe Y-Y'.

[0024] La platine 32 comprend également un dos 322 globalement perpendiculaire à l'aile 321 et s'étendant de part et d'autre de celle-ci. Ce dos 322 est pourvu de quatre perçages 3221 destinés à être alignés avec les perçages 313 de la plaque 31, pour le passage des boulons 5.

[0025] L'aile 321 forme, avec chaque moitié du dos 322, un dièdre selon le plan bissecteur P₃₂₃ duquel est disposée une aile secondaire 323. Une autre aile secondaire 324 est disposée de façon symétrique à l'aile 323 par rapport au plan P₃₂₁. Cette autre aile 324 est centrée sur un plan bissecteur d'un dièdre défini entre l'aile 321 et la partie représentée à gauche sur la figure 4 du dos 322. Chacune des ailes 323 et 324 est pourvue de perçages 3231, respectivement 3241, de passage de boulons 6 permettant de monter des extrémités 211 et 221 de cornières 21 et 22 formant ensemble une membrure diagonale 2 et pourvues de perçage 212 et 222 de passage des boulons 6.

[0026] Les extrémités 211 et 221 des cornières 21 et 22 prennent respectivement en chape les ailes 323 et 324.

[0027] Les parties 321 à 324 de la platine 32 sont assemblées par un cordon de soudure 325.

[0028] Les perçages 32, 31 prévus sur l'aile 323 sont alignés selon la direction souhaitée pour la membrure diagonale 2 avec lesquels ils doivent coopérer.

[0029] En pratique, les membrures diagonales sont orientées avec un angle α égal à environ 45° par rapport au plan horizontal de base P₂ de la structure S. Cet angle peut varier entre environ 30 et environ 60°.

[0030] La platine 33 est identique à la platine 32 et comprend également une première aile 331 destinée à être prise en chape par des cornières 11 et 12 constituant une membrure principale disposée selon la direction Y-Y'. La platine 33 comprend également un dos 332 destiné à venir en appui contre la plaque 31. La platine 33 est également pourvue de deux ailes secondaires, dont une seule est visible à la figure 3, avec la référence 333.

[0031] Comme représenté uniquement à la figure 3 pour la membrure à monter sur l'aile 333, une membrure diagonale 2' peut également être formée par un tube 21' dont l'extrémité 211' est aplatie et pourvue d'orifices 212' de passage de boulons, ce qui permet également un assemblage avec une aile secondaire de la platine 32 ou de la platine 33.

[0032] Comme il ressort plus particulièrement de la figure 5, il est possible d'adapter un noeud 3 conforme à l'invention lorsque celui-ci doit être utilisé dans une configuration spécifique, par exemple au niveau de la zone d'appui de la structure S sur un poteau P. Dans ce cas, une seule platine 32' est montée sur une plaque de base du type de la plaque 31, cette platine 32' étant pourvue d'une première aile 321' perpendiculaire à un dos 322' et d'ailes secondaires 323' et 324' comprenant deux séries de perçages 3231', 3232', 3241' et 3242' permettant de disposer selon le plan P₂ des membrures horizontales 1' orientées à environ 45°, en vue de dessus, par rapport aux autres membrures horizontales constituant la nappe inférieure de la structure S.

[0033] Quelles que soient les platines utilisées, le noeud 3 peut être assemblé sur le site d'installation de la structure S, ses différents éléments constitutifs, à savoir des plaques de base 31 et des platines 32, 32' et/ou 33, étant aisément transportés sur ce site, en même temps que les cornières ou tubes destinés à constituer les membrures principales et diagonales de la structure S. En fonction de son emplacement dans la structure S, chaque noeud 3 peut être constitué en utilisant une ou deux platines du type représenté à la figure 4 ou du type représenté à la figure 5.

[0034] La présente invention permet de bénéficier des avantages liés à l'utilisation d'une structure spatiale, hyperstatique, en particulier la réduction du nombre de points d'appui d'une telle structure utilisée en charpente, d'où une meilleure utilisation du sol couvert et une économie sur les fondations. Une telle structure spatiale permet d'intégrer des gaines de ventilation et/ou de chauffage, ainsi que des projecteurs ou des appareils d'éclairage, alors que sa tenue au feu est excellente du fait de son haut degré d'hyperstaticité. Les membrures diagonales ou principales peuvent être réalisées au moyen de cornière à profil en L, égal ou inégal, ou à profil en C, voire avec des tubes creux dont les extrémités sont adaptées pour prendre en chape certaines parties au moins des noeuds auxquels elles sont associées, par exemple au moyen d'entretoises. Le choix de profils creux augmente le poids surfacique de la structure mais également la rigidité au chantournement et au contreventement.

[0035] Des bacs de couverture ou de plancher peuvent reposer directement sur la structure sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un autre profil ou support puisque les nappes formées par les membrures principales sont planes.

[0036] La présente invention permet en particulier de diminuer la masse surfacique d'une structure spatiale par rapport aux dispositifs connus. En effet, les éléments standards constitutifs des membrures et des noeuds peuvent être optimisés en ce qui concerne leurs épaisseurs respectives, car ils travaillent globalement de façon symétrique par rapport à leurs plans médians respectifs.

Revendications

1. Noeud d'assemblage pour structure spatiale (S), ladite structure comprenant des membrures principales (1, 1') s'étendant dans au moins deux plans (P₁, P₂) globalement parallèles et des membrures diagonales (2, 2') s'étendant entre lesdits plans, caractérisé en ce que ledit noeud comprend :

- une plaque de base (31) apte à être assemblée avec les extrémités respectives (111, 121) de deux membrures principales (1), chaque extrémité de membrure prenant en chape ladite plaque et

- au moins une platine (32, 32', 33) apte à être assemblée avec ladite plaque de base et comprenant une première aile (321, 321', 331), s'étendant selon un plan (P₃₂₁) globalement perpendiculaire à un plan de symétrie (P₃₁) de ladite plaque de base, lorsque ladite platine est montée sur ladite plaque, et apte à être assemblée avec une extrémité (111, 121) d'une membrure principale (1) prenant en chape cette aile, et au moins une seconde aile (323, 324, 323', 324', 333) s'étendant selon un plan (P₃₂₃) oblique par rapport à ladite première aile (321, 321', 331), ladite seconde aile étant apte à être assemblée avec une extrémité (211, 211', 221) d'une membrure diagonale (2, 2').

2. Noeud d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite platine (32, 32', 33) comprend un dos plan (322, 322', 332) globalement perpendiculaire à ladite aile (321, 321', 331) et formant avec celle-ci au moins un dièdre dans lequel est inscrite ladite seconde aile (323, 324, 323', 324', 333), ledit dos étant apte à venir en appui surfacique contre ladite plaque de base (31) pour le montage de ladite platine sur ladite plaque.

3. Noeud selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux platines (32, 33) dont les dos respectifs (322, 332) sont aptes à prendre en chape ladite plaque de base (31).

4. Noeud selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite plaque de base (31) et ledit dos (322, 322', 332) de ladite ou desdites platines (32, 32', 33) sont pourvus d'orifices (3221, 313) de passage d'organes (5) d'assemblage réversible de ladite ou desdites platines sur ladite plaque de base.

5. Noeud selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite seconde aile (323, 323', 324, 324') s'étend globalement dans un plan bissecteur (P₃₂₃) du dièdre formé par ladite première aile (321) et ledit dos (322).

6. Noeud selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite plaque de base (31) et lesdites ailes (321, 323, 324, 321', 322', 324', 331, 333) de ladite ou desdites platines (32, 32', 33) sont pourvues d'orifices (3211, 3231, 3241, 3231', 3232', 3241', 3242') de passage d'organes (4, 6) d'assemblage réversible desdites membrures (1, 2) sur ledit noeud (3).

7. Structure spatiale (S) comprenant des membrures, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un noeud (3) selon l'une des revendications précédentes.

8. Procédé d'assemblage d'une structure spatiale (S) comprenant des membrures principales (1, 1') s'étendant dans au moins deux plans (P₁, P₂) globalement parallèles et des membrures diagonales (2, 2') s'étendant entre lesdits plans, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à réaliser, des noeuds d'assemblage (3) en montant au moins une platine (32, 32', 33) pourvue d'ailes (321, 323, 324, 321', 322', 323', 331, 333) de fixation d'extrémités (111, 112, 211, 211', 221) de membrures principales (1) et diagonales (2) sur une plaque de base (31) apte à être prise en chape par des extrémités (111, 121) de membrures principales (1).

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste à sélectionner le type de platine (32, 32', 33) à monter sur ladite plaque de base (31) en fonction de la position prévue dudit noeud (3) dans ladite structure (S) .

10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le montage de ladite ou desdites platines (32, 32', 33) sur ladite plaque de base (31) est effectué par boulonnage (5).

Dessins