EP1079039A1

EP1079039A1 - Structure porteuse et éléments en treillis démontables

Info

Publication number: EP1079039A1
Application number: EP99870177A
Authority: EP
Inventors: M. Patrick Gobert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2001-02-28

Abstract

Structures métalliques et éléments en treillis (1) permettant d'ériger de telles structures. Les éléments en treillis (1) comprennent au moins deux longerons tubulaires (2), disposés parallèlement. Chaque longeron (2) présente sur son pourtour une ou plusieurs rainures (4) longitudinales à ouverture resserrée. Des entretoises (6, 8) sont engagées par translation longitudinale dans les rainures (4) en vis-à-vis, en alternance avec des tasseaux (12), de longueur correspondant à la distance souhaitée entre deux entretoises (6, 8). Les éléments en treillis (1) sont assemblés par des pièces d'extrémité (34) polygonales munies de pentures (40).

Description

L'invention concerne des structures porteuses et plus particulièrement les éléments en treillis permettant d'ériger de telles structures.

Les structures porteuses en treillis se sont imposées, en raison de leur légèreté et leurs performances en charge remarquables, pour réaliser aussi bien des montages permanents que des montages provisoires.

L'usage de métaux légers comme l'aluminium permet un gain en poids important, ce qui est particulièrement avantageux pour des structures qui doivent fréquemment être démontées et transportées (stands d'expositions, tribunes pour événements divers etc.).

Un problème lié à l'emploi de ces structures réside dans la variété énorme des possibilités qu'elles offrent, qui réduit les possibilités de normalisation.

En conséquence, les fabricants sont amenés soit à stocker une grande variété de pièces, ce qui demande des grands espaces de stockage, soit à travailler à la demande, ce qui implique une grande flexibilité en personnel.

L'aluminium apparaít à bien des égards comme un matériau idéal, mais dans le cas de structures en treillis, il n'est pas dépourvu d'inconvénients. Le soudage de pièces en aluminium doit être effectué dans des conditions rigoureuses, faute de quoi les assemblages offrent une résistance médiocre et une mauvaise tenue dans le temps. La fiabilité n'étant pas de 100%, les constructeurs doivent appliquer des coefficients de sécurité élevés, qui augmentent et les coûts et le poids des assemblages.

Un autre inconvénient est que le soudage est incompatible avec une anodisation préalable des pièces. Par ailleurs, il faudrait disposer de cuves de grandes dimensions pour pouvoir réaliser ce traitement sur les éléments après qu'ils ont été assemblés.

On connaít par US 3,129,493 une méthode de fabrication pour des éléments de structures métalliques en treillis formés de longerons et d'entretoises.

Suivant cette méthode, les entretoises sont formées à partir d'un profilé tubulaire plié en zig-zag. Les extrémités des entretoises sont écrasées et les sommets de chaque angle sont soudés à leur point de contact avec deux longerons en U. Cette méthode est limitée à des treillis à deux dimensions, non démontables, et des problèmes de gauchissement et de qualité d'assemblage peuvent se présenter.

US 5,437,136 décrit également des structures en treillis formées de deux longerons réunis par des entretoises, les longerons présentant chacun une rainure en C. Les entretoises présentent une section en I, dont les flasques sont entaillées de façon à pouvoir être insérées obliquement de façon alternée dans les rainures en C. Ces structures sont bidimensionnelles et entraínent rapidement un jeu important.

EP-A-0 284 122 décrit une construction à assemblage modulaire formée de profilés verticaux présentant des rainures longitudinales et de traverses dont les extrémités sont munies de mâchoires verrouillables par serrage dans les dites rainures. Ce type d'assemblage complexe n'est ni durable ni destiné à supporter des efforts importants.

Un but de l'invention est de mettre sur le marché des éléments en treillis permettant de monter des structures porteuses robustes et fiables dans le temps.

Un autre but de l'invention est d'obtenir des structures versatiles, faciles à assembler et à démonter.

Un autre but est de ne devoir stocker qu'un nombre de pièces restreint pour réaliser n'importe quel type d'assemblage.

Un autre but est que les structures ainsi réalisées soient d'un entretien facile et offrent une bonne tenue aux agents atmosphériques.

L'objet de l'invention est un élément d'assemblage en treillis. Cet élément comprend au moins deux longerons tubulaires, généralement en métal extrudé. Ils sont disposés parallèlement, chaque longeron présentant sur son pourtour une ou plusieurs rainures longitudinales, chaque rainure longitudinale formant un renfoncement à ouverture resserrée. Cet élément comprend en outre des entretoises aptes à être engagées par translation longitudinale dans les rainures en vis-à-vis de deux longerons disposés parallèlement et des tasseaux, de longueur correspondant à la distance souhaitée entre deux entretoises. Des tasseaux sont aptes à être engagés par translation longitudinale, en alternance avec les dites entretoises, dans les dites rainures. Enfin, il comprend des moyens de blocage axial aptes à empêcher le déplacement de l'ensemble des entretoises et des tasseaux dans les rainures.

Suivant un mode de réalisation préféré, les entretoises sont également extrudées.

Suivant un mode de réalisation avantageux, les moyens de blocage axial sont des vis longitudinales vissées par exemple dans l'axe central du tube ou dans les rainures concernées. On peut, notamment, se borner à immobiliser les entretoises ou les tasseaux extrêmes de l'élément.

Au moins une entretoise peut adopter la forme d'une plaque, de façon à former la base d'un chemin de câbles ou un support pour des éléments d'éclairage, de sonorisation, etc.

Avantageusement, les longerons présentent, en coupe, la forme d'une double couronne, la couronne interne se rattachant à la couronne externe par au moins une nervure rattachée à l'extrémité d'une ou plusieurs rainures. Celles-ci sont espacées angulairement sur le périmètre de la couronne externe. La couronne centrale du longeron permet notamment l'insertion d'un élément de fixation ou d'un moyen de blocage axial.

Dans une forme de réalisation préférée, au moins une des extrémités axiales de l'élément en treillis porte une pièce de raccordement qui comprend une semelle polygonale fixée à chacun des longerons et au moins une penture comprenant une pluralité d'yeux séparés par des indentations de longueur correspondante, fixée le long d'un des cotés de cette semelle.

Les semelles assument avantageusement la forme de polygones réguliers à nombre pair de cotés et les pièces de raccordement comprennent au moins deux pentures disposées sur les cotés opposés de ces polygones.

Un autre objet de l'invention est une structure porteuse formée d'éléments en treillis comme décrit ci-dessus.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, référence étant faite aux dessins annexés dans lesquels :

la Fig. 1 est une vue en perspective d'un élément en treillis à deux longerons;

la Fig. 2 est une vue éclatée de l'élément de la Fig. 1;

la Fig. 3 est une vue en perspective d'un détail du montage d'un élément en treillis de l'invention;

les Fig. 4, 5 et 6 sont des vues en perspective interrompues d'éléments de structure à 3, 4 et 7 longerons;

les Fig. 7 à 10 sont des vues en coupe et en perspective de longerons respectivement à 1, 2, 3 et 6 rainures longitudinales;

les Fig. 11 à 13 sont des vues en perspective de diverses formes de réalisation d'éléments d'assemblage à section triangulaire;

la Fig. 14 est une vue en perspective d'une extrémité d'un élément à 3 longerons;

Les Fig. 15 à 21 sont des vues en perspective, avec arrachement d'assemblages réalisés avec l'élément de la Fig. 14;

les Fig. 16 et 22 sont des vues éclatées de deux assemblages d'éléments de l'invention.

La Fig. 1 montre les composants d'un élément en treillis 1 suivant l'invention tel qu'il apparaít après assemblage. Deux longerons tubulaires 2, formés à partir de profilés comportant des rainures longitudinales 4, sont disposés parallèlement. Ils sont maintenus dans leur position relative par des entretoises 6, formant avec l'axe des longerons un angle droit, ou par des entretoises 8, disposées obliquement de façon alternée.

Les vues éclatées de la Fig. 2 et de la Fig. 3 montrent l'agencement de ces composants entre eux : les extrémités 10 des entretoises 6, 8 présentent une section transversale telle qu'elles ne peuvent être insérées que par une translation longitudinale dans les rainures 4 des longerons 2. L'écartement, dans le sens axial, entre deux extrémités 10 d'entretoises 6, 8 successives est fixé lors du montage d'un élément par l'insertion, en alternance avec chaque extrémité d'entretoise, de tasseaux 12 de longueur correspondant à l'écartement souhaité. Des moyens de blocage 14, représentés à la Fig. 2 sous la forme de vis 14, insérées dans l'axe de la rainure 4 concernée, assurent le verrouillage des différents composants 2, 6, 8, 12 entre eux. Les vis axiales 14 sont ici montées seulement de part et d'autre des entretoises extrêmes 6 d'un élément, bloquant ainsi en une seule opération l'ensemble des composants 6, 8, 12.

La Fig. 3 montre plus en détail un assemblage de différents composants et permet de mieux comprendre leur fonctionnalité et leur mode d'interaction dans la résistance aux sollicitations imposées.

Les rainures 4 présentant une ouverture 16 resserrée, empêchant, dès qu'ils y ont été insérés, tout mouvement des entretoises 6, 8 aussi bien que des tasseaux 12 dans le sens radial. Les rainures 4 présentent en outre une section en boutonnière ou en "trou de serrure" qui, en conjonction avec le profil correspondant des extrémités 10 des entretoises 6, 8 prévient tout mouvement angulaire relatif.

La section de ces extrémités 10 est comparable à celle d'une clé dont le panneton serait tourné vers le corps de l'entretoise 6, 8.

Partant de cette extrémité 10, deux ailettes 20 se projettent obliquement de part et d'autre du corps 18 de l'entretoise 6, 8. Lors du montage, ces ailettes 20, sont insérées dans des rainures secondaires 22 disposées de part et d'autre de l'ouverture 16 d'une rainure 4. Du fait de l'inclinaison des ailettes 20, toute traction relative entre un longeron 2 et une entretoise 6,8 tendra à reserrer l'ouverture 16 de la rainure 4 concernée, ce qui est particulièrement avantageux dans le cas de matériaux ductiles.

Les Fig. 4 à 6 montrent différentes formes que peuvent prendre les éléments de l'invention en multipliant le nombre de rainures 4 des longerons 2. Des exemples de sections de profilés utilisés pour les longerons 2 correspondants sont représentés sur les Fig. 7 à 10.

Des éléments d'assemblage à trois longerons 2, comme représenté à la Fig. 4, représentent, du point de vue mécanique, une solution très intéressante pour obtenir des structures à la fois légères et résistantes.

On peut bien sûr utiliser pour chaque élément d'assemblage des longerons 2 comportant plus de rainures longitudinales 4 qu'il n'est nécessaire (l'élément de la Fig. 4 peut aussi être monté à partir de longerons à six rainures comme montré à la Fig. 10).

Un tel choix dépend de la politique de standardisation et de stockage que l'on souhaite adopter.

En effet, au contraire des éléments porteurs utilisés dans la technique actuelle, les éléments 1 de l'invention sont aisément démontables et leurs composants peuvent être réutilisés sur-le-champ pour d'autres configurations. Par ailleurs, la qualité de l'assemblage fait que, sauf destruction physique, les composants ne perdent rien de leur solidité ni de leur compatibilité à l'assemblage au cours d'une telle succession de manipulations.

Tout élément abímé ou faussé en raison de sollicitations anormales est aisément repérable au montage et le matériau en est facilement recyclable.

Comme il a été expliqué plus haut, l'assemblage et la solidarisation des différents composants est réalisée sans la moindre soudure et avec un minimum d'altération des surfaces en contact. En conséquence, il n'y a aucun inconvénient à procéder dès les premiers stades de la fabrication à une passivation ou une anodisation systématique de tous les composants, dont les profilés entrant dans l'assemblage. Ce traitement prolonge considérablement la vie des pièces, tant mécaniquement qu'esthétiquement. Tous les composants d'un élément, même assemblé à partir de composants provenant de fabrications successives, gardant pratiquement leur aspect "neuf".

Comme on le constate sur les Fig. 7 à 10, les profilés tubulaires à partir desquels les longerons sont formés comprennent avantageusement, outre leur couronne externe 24, une couronne centrale 26 qui permet la fixation d'éléments de raccord, d'embouts, etc., à l'extrémité des longerons 2.

Une ou plusieurs nervures radiales 28 relient cette couronne centrale 26 à la couronne externe 24 ou au fond du profil d'une rainure 4, accroissant la résistance à la flexion du profilé dans le sens des sollicitations les plus courantes ; elles facilitent par ailleurs l'extrusion des profilés.

Les Fig. 4, 11, 12, 13 illustrent une série de possibilités offertes par l'élément de l'invention.

Les variantes représentées partent toutes d'une base identique, soit un élément porteur à trois longerons 2.

L'emploi de différents modèles d'entretoises rend ces éléments à même d'exercer dans une structure des fonctions très différentes.

En se référant à la Fig. 3, on constate que les entretoises 6, 8 présentent un épaississement à chaque extrémité 10. Il n'apparaít donc a priori pas possible de réaliser ces pièces 6, 8 par extrusion. Il faudrait donc faire appel au moulage ou à l'usinage, procédés discontinus et relativement onéreux.

Dans l'invention, ce problème est résolu de façon à la fois économique et élégante : les entretoises sont bel et bien extrudées, mais dans le sens transversal par rapport à leur extension. Elles sortent donc de la machine d'extrusion sous forme de plaques. Ces plaques sont découpées dans le sens transversal en une multitude de bandes de largeur appropriée. Cette découpe peut se faire transversalement, de façon à obtenir des entretoises droites 6,ou obliquement, de façon à obtenir des entretoises 8 formant avec les longerons un angle déterminé.

Ce mode de fabrication permet à la fois une grande liberté et une standardisation poussée, et ce avec un minimum de déchets de matière première.

En outre, on peut produire à la demande, plutôt qu'un classique treillis, des faces partiellement fermées, comme montré à la Fig. 11, en produisant des entretoises de grande largeur 29, en forme de plaque. De tels éléments peuvent assumer dans une structure assemblée, outre leur rôle porteur au sein de l'armature, celui de chemins de câbles voire, grâce à des découpes judicieuses 30, de support d'accessoires tels que des spots ou des haut-parleurs.

A la Fig. 12, une des faces de l'élément comporte uniquement des entretoises droites 6, ce qui permet de s'en servir comme d'une échelle intégrée dans une structure. L'arête supérieure de chaque échelon 6 est coiffée par un profilé en Π qui le raidit et en augmente la surface d'appui.

Il est également possible de réaliser des éléments partiellement fermés, tels que des colonnes fonctionnelles ou décoratives (voir Fig. 13) en faisant appel aux entretoises en plaques.

Le montage et le démantèlement d'une structure formée d'éléments suivant l'invention sont rendus extrêmement aisés par des éléments de raccord spécifiques développés pour ces éléments, en l'occurrence, les pièces d'extrémité 34.

Une de ces pièces d'extrémité 34 est visible sur la Fig. 14. Elle comprend une semelle 36 qui s'étend en substance dans un plan perpendiculaire à l'axe des longerons 2.

Des vis 38 engagées dans les couronnes centrales 26 fixent la semelle 36 à chaque longeron 2.

La pièce d'extrémité 34 assure ici le blocage général des entretoises 6 et des tasseaux 12 des trois longerons 2.

Une découpe 30, ici de forme circulaire, ménagée dans la semelle 36 permet le passage de câbles et allège le poids de l'élément en treillis 1.

La semelle 36 a globalement une forme polygonale, en l'occurrence un carré.

Sur deux des côtés opposés de la semelle 36 sont montées des pentures 40 ; les yeux 41 de ces pentures sont alignés latéralement et en avant de la semelle 36, sur sa face opposée aux longerons 2.

Les figures 15 à 19 illustrent différents modes d'assemblages rendus possibles par la pièce d'extrémité 34 des éléments 1 de l'invention.

La Fig. 15 montre deux éléments 1 aboutés. Pour opérer une telle jonction, on rapproche l'une de l'autre les semelles 36 des deux éléments à solidariser, les pentures 40 de chaque pièce d'extrémité 34 étant alignées parallèlement à leurs homologues, jusqu'à ce que les axes de leurs yeux respectifs coïncident, les yeux 41 de l'une engrenant à ce moment dans les indentations 42 de l'autre. L'introduction de broches 43 dans les yeux 41 imbriqués verrouille l'assemblage de façon rapide et efficace.

La Fig. 18 montre la jonction de deux éléments 1 concourants, les pentures 40 des pièces d'extrémité 34 étant disposées parallèlement les unes aux autres.

Une broche 43 est introduite dans les 41 alignées des deux pentures 40 disposées sur les cotés des deux semelles 34 venant en contact.

Les deux pentures 40 distales sont reliées l'une à l'autre par des pièces de raidissement 44, en l'occurrence des joues ou équerres triangulaires 44.

Le choix de l'angle formé par les éléments 1 est virtuellement illimité : il dépend de l'angle au sommet 46 des équerres 44, lesquelles sont fabriquées à la demande. Ces équerres 44, généralement pourvue de raidisseurs 48, peuvent du reste être confectionnées à partir de tôles métalliques embouties.

La Fig. 17 montre une variante d'assemblage à angle droit de deux éléments 1 : les semelles 36 sont disposées de façon à ce que leurs pentures 40 respectives soient perpendiculaires entre elles. Les pièces d'extrémité 34 sont ensuite réunies par deux équerres 44 munies elles aussi, sur les côtés adjacents à leur angle au sommet, de pentures 40. Quatre broches 43 assurent le verrouillage de cet assemblage.

La forme carrée de la semelle 36 permet de relier des éléments en treillis 1 à trois longerons 2 tant pointe-à-pointe que base-à-base ou pointe-à-base, comme cela est visible aux Fig. 18 et 19.

Les Fig. 20 et 21 illustrent une des propriétés avantageuses des éléments en treillis 1 de l'invention, à savoir la possibilité de faire concourir vers un même noeud d'une structure une pluralité d'éléments porteurs 1 sans qu'il en résulte une quelconque difficulté d'assemblage. Comme c'est le cas aux Fig. 15 et 16, les pièces d'extrémités 34 sont orientées de façon à ce que les pentures 40 correspondantes aient leurs axes parallèles.

On notera qu'il n'est pas nécessaire que les semelles 36 de deux éléments 1 accolés aient des dimensions rigoureusement identiques, pour autant que la longueur des yeux 41 et des indentations 42 de leurs pentures 40 respectives soit compatible. Il est donc possible (voir Fig. 22) d'assembler dans une même structure des éléments en treillis 1 dont le nombre de longerons 2 ou la longueur des entretoises 16, 18 diffère.

Claims

Elément d'assemblage en treillis (1), caractérisé en ce qu'il comprend :

au moins deux longerons tubulaires (2) disposés parallèlement, chaque longeron (2) présentant sur sa surface extérieure une ou plusieurs rainures longitudinales (4), chaque rainure longitudinale (4) formant un renfoncement à ouverture resserrée;

des entretoises (6, 8, 29) aptes à être engagées par translation longitudinale dans les rainures (4) en vis-à-vis de deux longerons (2) disposés parallèlement;

des tasseaux (12), de longueur correspondant à la distance souhaitée entre deux entretoises (6, 8, 29), aptes à être engagés par translation longitudinale, en alternance avec les dites entretoises (6, 8, 29), dans les dites rainures (4);

des moyens de blocage (14), aptes à empêcher un déplacement des entretoises (6, 8, 29) et des tasseaux (12) dans les rainures (4).
Elément d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les longerons (2) sont des profilés extrudés.
Elément d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les entretoises (6, 8, 29) sont des profilés extrudés transversalement.
Elément d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de blocage (14) sont insérés à hauteur des entretoises (6, 8, 29) et/ou des tasseaux (12) extrêmes.
Elément d'assemblage suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les dits moyens de blocage (14) axial sont des vis placées longitudinalement dans les longerons (2).
Elément d'assemblage suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins une entretoise (29) a la forme d'une plaque.
Elément d'assemblage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section des extrémités (10) d'une entretoise (6, 8, 29) est comparable à celle d'une clé, le panneton étant tourné vers le corps de la dite entretoise (6, 8, 29), deux ailettes 20 partant de cette extrémité (10) se projetant obliquement de part et d'autre du corps (18) de l'entretoise (6, 8, 29).
Elément d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une de ses extrémités axiales porte une pièce de raccordement (34) qui comprend une semelle (36) polygonale fixée à chacun des longerons (2) et au moins une penture (40), comprenant une pluralité d'yeux (41) séparés par des indentations (42) de longueur correspondante, fixée le long d'un des cotés de cette semelle (36).
Elément d'assemblage suivant la revendication 8 caractérisé en ce que les semelles (36) ont la forme de polygones réguliers à nombre pair de cotés et en ce que les des pièces de raccordement (34) comprennent au moins deux pentures (40) disposées sur les cotés opposés de ces polygones.
Structure porteuse caractérisée en ce qu'elle est formée d'éléments en treillis (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes.