DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne une structure
porteuse comportant des poutres horizontales de longue
portée.
Plus particulièrement, il s'agit d'une structure
porteuse modulaire, du type comportant une pluralité de
poteaux verticaux de support reliés entre eux par des
poutres horizontales de longue portée, certaines au moins
de ces poutres étant en appui, au voisinage de leurs
extrémités, sur des bielles obliques d'arc-boutement qui
sont articulées inférieurement sur les poteaux
correspondants.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Le document FR-A-2 611 781 décrit le principe d'une
telle structure porteuse avec un système d'appui et
d'accrochage de poutres de longue portée agencé selon un
appui des extrémités des poutres sur des bielles obliques
d'arc-boutement qui sont articulées inférieurement sur les
poteaux verticaux. La possibilité d'utiliser de telles
poutres de longue portée constitue un avantage important
dans la réalisation de planchers ou de plafonds à grande
maille, notamment dans le cadre de la construction de
magasins ou d'entrepôts de type grande surface.
Conformément à ce système d'appui et d'accrochage des
poutres de longue portée, lesquelles sont
préférentiellement réalisées en lamellé-collé ou en
matériau composite, sur des poteaux de support métalliques,
ledit système est agencé de façon à permettre de transférer
la réaction verticale du poids de la poutre en un effort
d'arc-boutement dans le poteau correspondant et créer
ainsi, dans la poutre, un effort horizontal de contrainte
longitudinale qui a pour résultat d'augmenter la portée si
possible de ladite poutre.
L'enseignement théorique précité apparaít cependant
difficile à mettre en oeuvre de façon pratique, mais
conserve encore toute sa valeur de référence scientifique
pour des évolutions plus concrètes.
L'arrière-plan technologique de l'invention est
également illustré par le document BE-A-516 495. Ce
document décrit un autre agencement de poutre métallique en
appui sur des bielles articulées.
OBJET DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet de concevoir une
structure porteuse modulaire comportant également des
poutres qui sont en appui d'extrémité sur des bielles
obliques d'arc-boutement articulées inférieurement sur des
poteaux verticaux, mais qui soit de conception à la fois
performante et économique à fabriquer.
L'invention a également pour objet de concevoir une
structure porteuse modulaire à poutres horizontales de
longue portée en lamellé-collé qui soit facile et rapide à
édifier, tout en permettant des réalisations modulaires
avec des mailles de grandes dimensions, en particulier au
moins 800 à 900 m2.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
Ce problème est résolu conformément à l'invention
grâce à une structure porteuse modulaire comportant une
pluralité de poteaux verticaux de support reliés entre eux
par des poutres horizontales de longue portée, certaines au
moins de ces poutres étant en appui, au voisinage de leurs
extrémités, sur des bielles obliques d'arc-boutement qui
sont articulées inférieurement sur les poteaux
correspondants, ladite structure porteuse modulaire étant
remarquable en ce que les poutres horizontales de longue
portée qui sont en appui sur des bielles obliques d'arcboutement
sont constituées par deux tympans juxtaposés en
lamellé-collé reliés entre eux par des entretoises,
lesdites entretoises délimitant un espace central dans
lequel passe librement un câble passif qui est accroché à
ses deux extrémités sur les poteaux correspondants, l'appui
sur lesdites bielles obliques d'arc-boutement étant assuré
par des plaques d'extrémité agencées entre les tympans
juxtaposés et rigidement solidaires de ceux-ci.
Ainsi, à la différence des poutres de longue portée
en lamellé-collé qui sont mentionnées dans le document FR-A-2
611 781 précité, on est en présence de véritables
poutres-caissons dont on utilise intelligemment l'espace
central qui permet en particulier le passage du câble
passif et d'au moins une partie des plaques d'extrémité qui
sont agencées entre les tympans juxtaposés. Il est clair
qu'une telle conception n'était aucunement suggérée par
l'enseignement de ce document.
De préférence, les entretoises reliant les deux
tympans juxtaposés d'une poutre horizontale de longue
portée sont réalisées sous la forme d'une fourrure haute et
d'une fourrure basse s'étendant dans la direction
longitudinale de ladite poutre. En particulier, les
fourrures haute et basse sont en bois, et sont reliées par
collage aux tympans adjacents.
Avantageusement encore, le câble passif agencé
entre les deux tympans juxtaposés d'une poutre horizontale
de longue portée présente une tête élargie à chacune des
ses deux extrémités, chaque tête élargie étant reçue dans
une boíte d'encastrement ménagée en tête de poteau ou étant
en appui contre une plaque fixée en tête de poteau. Dans la
pratique, si on utilise des poteaux en béton, on choisira
de préférence l'utilisation de boítes d'encastrement qui
seront alors scellées en tête de poteau, tandis que dans le
cas de poteaux métalliques, on utilisera alors des plaques
fixées sur ces poteaux pour l'appui des têtes élargies du
câble passif.
De préférence encore, le câble passif agencé entre
les deux tympans juxtaposés d'une poutre horizontale de
longue portée passe sous des goujons transversaux reliant
lesdits tympans, lesdits goujons étant positionnés suivant
une courbe d'implantation prédéterminée pour former des
appuis ponctuels pour le câble lorsque ledit câble se tend.
Avantageusement, les deux tympans juxtaposés se
terminent par des facettes d'extrémité qui sont au
voisinage direct des poteaux correspondants, lesdits
poteaux étant de préférence équipés d'équerres de sécurité
anti-déversement.
Il est en outre intéressant de prévoir que les
plaques d'extrémité agencées entre les deux tympans
juxtaposés pour l'appui sur les bielles obliques d'arcboutement
concernées sont solidarisées auxdits tympans par
des boulons traversants.
En particulier, les plaques d'extrémité sont en
acier, et elles se terminent, du côté des bielles
correspondantes, par deux facettes d'appui dont l'une est
horizontale et l'autre verticale.
Avantageusement dans ce cas, les bielles obliques
d'arc-boutement présentent supérieurement une tête bilobée,
avec un lobe inférieur pour l'appui horizontal et un lobe
supérieur pour l'appui vertical.
Les bielles obliques d'arc-boutement pourront
présenter un amincissement au niveau de la tête bilobée, de
façon que ladite tête passe entre les tympans juxtaposés,
la zone d'appui étant alors située dans l'espace central
délimité par lesdits tympans.
De préférence encore, les bielles obliques d'arcboutement
présenteront un pied cylindrique qui est reçu
dans un sabot associé fixé au poteau correspondant, ledit
sabot présentant à cet effet un berceau cylindrique d'axe
horizontal.
Avantageusement aussi, les bielles obliques d'arcboutement
sont réalisées en acier, sous la forme d'un
élément plat s'étendant dans un plan vertical.
On pourra enfin prévoir que les bielles obliques
d'arc-boutement sont revêtues d'un matériau anti-corrosion
et/ou anti-feu.
Conformément à un autre mode d'exécution
particulier, les deux tympans juxtaposés d'une poutre
horizontale de longue portée présentent une surface
d'intrados qui est incurvée, de façon que ladite poutre
présente une contre-flèche (c) qui est maximale à mi-longueur
de la poutre. En particulier, la contre-flèche
maximale (c) est donnée par la relation c = 0,013 x (½ L),
où L est la longueur de la poutre de longue portée.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaítront plus clairement à la lumière de la
description qui va suivre et des dessins annexés,
illustrant un mode de réalisation particulier, en référence
aux figures où :
- la figure 1 illustre en perspective une partie
d'une structure porteuse modulaire conforme à l'invention,
dont on distingue cinq poutres horizontales de longue
portée qui sont en appui sur des bielles obliques d'arcboutement,
les autres poutres horizontales étant ici quant
à elles de type traditionnel ;
- la figure 2 est une vue en perspective illustrant
à plus grande échelle la zone de la tête d'un des poteaux
verticaux ici en béton de la structure porteuse précédente
(les extrémités des poutres horizontales étant représentées
"transparentes" pour plus de clarté) ;
- la figure 3 illustre en perspective les deux
extrémités de poutres en appui sur des bielles obliques
d'arc-boutement, les autres éléments de la structure
porteuse n'étant pas représentés pour alléger la
représentation ;
- la figure 4 illustre, à plus grande échelle, la
zone de la tête de poteau, afin de mieux distinguer la
boíte d'encastrement scellée dans ledit poteau ;
- la figure 5 est une vue en élévation de la zone
associée à une tête de poteau, avec deux extrémités de
poutres horizontales de longue portée en appui sur des
bielles obliques d'arc-boutement, la poutre de droite sur
la figure étant en cours de montage ainsi que cela ressort
de la représentation de moyens de positionnement provisoire
ici réalisés sous la forme d'un palonnier fixé au poteau ;
- la figure 6 est une vue en élévation isolée
montrant, avec deux arrachements aux extrémités de poutre,
la poutre de longue portée qui est réalisée en poutre-caisson,
avec son câble passif s'étendant sur la longueur
de ladite poutre ;
- les figures 7 et 8 sont des coupes transversales
selon les lignes VII-VII et VIII-VIII de la figure 6
permettant de mieux distinguer la structure de la poutre-caisson,
avec une représentation schématique de la
structure en lamellé-collé des tympans juxtaposés formant
ladite poutre-caisson ;
- la figure 9 est une vue partielle en perspective
illustrant, à plus grande échelle, avec un arrachement
partiel du tympan frontal formant la poutre-caisson, une
plaque d'extrémité de ladite poutre-caisson en appui sur la
tête bilobée d'une bielle oblique d'arc-boutement ;
- la figure 10 est une vue analogue à celle de la
figure 6, illustrant une variante dans laquelle la poutre
de longue portée présente une surface d'intrados incurvée
pour former une contre-flèche ; et
- la figure 11 est une coupe transversale selon la
ligne XI - XI de la figure 10.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Sur la figure 1, on distingue une structure porteuse
modulaire ou superstructure S, qui est ici agencée pour
former l'ossature porteuse d'un bâtiment de forme
parallèpipédique de grandes dimensions, tel qu'un entrepôt
ou un magasin de grande surface.
La structure S comporte une pluralité de poteaux
verticaux de support 1 encastrés dans un sol P par
l'intermédiaire de fondations en béton, lesquels poteaux
sont reliés entre eux par des poutres horizontales de
longue portée. On a illustré en l'espèce des poteaux 1 qui
sont réalisés en béton, mais il va de soi que l'invention
n'est aucunement limitée en ce sens, et que l'on pourra
aussi bien prévoir des poteaux métalliques, par exemple à
structure en H (variante non représentée). En outre, on a
illustré ici des poteaux verticaux de hauteur importante,
par exemple une dizaine de mètres, afin de réaliser une
structure porteuse d'un toit ou d'un étage supérieur d'un
édifice. Il va de soi toutefois que l'invention
s'appliquera également au cas d'une structure porteuse
associée au support d'un plancher de bâtiment de grande
surface.
Les poteaux verticaux de support 1 sont reliés entre
eux par des poutres horizontales de longue portée notées
2,10. Les poutres 10, qui s'étendent parallèlement les unes
aux autres, sont en appui, au voisinage de leurs extrémités
11, sur des bielles obliques d'arc-boutement 12 qui sont
articulées inférieurement sur les poteaux 1 correspondants.
Par contre, les poutres horizontales de longue portée 2,
dont la direction est orthogonale à la direction des
poutres 10, sont ici quant à elles de type traditionnel,
c'est-à-dire qu'elles sont encastrées sur des sabots
porteurs fixés en tête des poteaux. Pour l'un des modules
de la structure porteuse S, on a illustré des poutrelles
métalliques 5 de type conventionnel, fréquemment dénommées
poutres "JOIST CANAM" par les spécialistes, ces poutrelles
métalliques entretoisant deux poutres horizontales de
longue portée 10. Ainsi, un module ou maille de la
structure porteuse S est ici constitué par quatre poteaux
verticaux de support 1, deux poutres horizontales de longue
portée 2 de type traditionnel, et deux poutres horizontales
de longue portée 10 qui sont en appui sur des bielles
obliques d'arc-boutement, avec une série de poutrelles
métalliques 5 entretoisant les deux poutres 10 précitées. A
titre indicatif, l'agencement de l'invention permet de
réaliser des structures porteuses modulaires de très
grandes dimensions, à module unitaire pouvant avoir 24
mètres de large sur 36 mètres de long, la hauteur étant
donnée par la hauteur des poteaux verticaux 1 qui sera par
exemple de 10 jusqu'à 15 mètres. Le contreventement est
assuré d'une part par l'encastrement des poteaux verticaux
en béton 1, et d'autre part au moyen de poutres à plat 5.1
intercalées entre deux poutrelles JOIST CANAM 5 (deux
telles poutres sont illustrées sur la figure 1) et deux
câbles 5.2 en croix tendus par des ridoirs 5.3.
Les poutres horizontales de longue portée 2 et 10 sont
en lamellé-collé, mais ne sont pas réalisées conformément à
un même agencement.
En effet, les poutres transversales 2 sont de type
traditionnel, en étant constituées par un bloc unitaire en
lamellé-collé de section rectangulaire, avec une hauteur de
1 mètre à 1,2 mètre et une largeur de l'ordre de 0,2 mètre.
Les extrémités des poutres 2 sont encastrées sur des sabots
métalliques 40 que l'on distingue mieux sur la figure 2.
Ces sabots métalliques 40 sont de type traditionnel, et
sont vissés en tête des poteaux 1 concernés.
Au contraire, les poutres horizontales de longue
portée 10, qui sont en appui sur des bielles obliques
d'arc-boutement 12, ont une structure du type poutre-caisson
qui va être décrite plus en détail en référence aux
figures 2 à 9.
Comme cela est mieux visible sur les figures 6 à 8, la
poutre horizontale de longue portée 10 qui est en appui sur
des bielles obliques d'arc-boutement 12 est constituée par
deux tympans juxtaposés 16.1, 16.2 en lamellé-collé, qui
sont reliés entre eux par des entretoises délimitant un
espace central 19. En l'espèce, les entretoises reliant les
deux tympans juxtaposés 16.1, 16.2 de la poutre horizontale
10 sont réalisés sous la forme d'une fourrure haute 17 et
d'une fourrure basse 18 s'étendant dans la direction
longitudinale de la poutre. De préférence alors, les
fourrures haute et basse 17, 18 sont en bois, et elles sont
reliées par collage aux tympans adjacents 16.1, 16.2.
On constate ainsi que la réalisation sous la forme de
deux tympans juxtaposés 16.1, 16.2 raccordés par ses
fourrures haute et basse constitue des véritables poutres-caissons
en bois dont la hauteur pourra couramment
atteindre 1,40 mètre, avec une largeur de l'ordre de 0,45
mètre, pour une poutre de 36 mètres de portée.
Dans l'espace central 19 ainsi délimité, passe
librement un câble passif 20 qui est accroché à ses deux
extrémités sur les poteaux correspondants 1. Comme la
poutre de longue portée 10 peut avoir une longueur
atteignant aisément 36 mètres, on pourra prévoir de
réaliser le câble passif 20 non pas en un tronçon unique,
mais en un ensemble de plusieurs tronçons raboutés entre
eux par des coupleurs (non représentés) réalisés sous la
forme de manchons, ainsi que cela est classique dans le
domaine de la construction, en particulier pour des
ouvrages tels que des ponts haubannés. La fonction de ce
câble passif 20 sera exposée plus en détail par la suite.
Pour l'ancrage des extrémités de chaque câble passif
20, lequel câble présente un diamètre de l'ordre de 70
millimètres par exemple, les têtes des poteaux 1 seront
aménagées en conséquence. En l'espèce, comme cela est mieux
visible sur les figures 3 et 4, le câble passif 20 qui est
logé entre les deux tympans juxtaposés 16.1, 16.2 présente
une tête élargie 26 à chacune de ses extrémités, laquelle
tête s'étend au-delà des facettes terminales desdits
tympans. Les poteaux 1 étant ici réalisés en béton, on a
prévu une boíte d'encastrement notée 30 qui est ménagée en
tête de poteau. Cette boíte d'encastrement 30 est ainsi
scellée en partie haute du poteau, avec une âme métallique
à section en H 35 qui s'étend verticalement, et un espace
creux 31 débouchant supérieurement. L'espace 31 communique
avec deux espaces latéraux définis par des goulottes de
passage 32 dans lesquelles passent les extrémités du câble
20. Une cale d'appui à face inclinée 33 est prévue pour
l'appui des têtes élargies 26 de chaque câble passif 20,
chaque cale d'appui 33 étant elle-même en appui contre les
parois de la boíte d'encastrement 30 qui sont adjacentes à
l'espace délimité par les goulottes 32.
Bien que cela ne soit pas représenté ici, on pourra
naturellement prévoir en variante des poteaux verticaux
réalisés en métal, auquel cas, pour l'ancrage des têtes
élargies 26 des câbles passifs 20, on prévoira des plaques
d'appui fixées en tête des poteaux.
Comme cela est visible sur les figures 5, 6, 8, le
câble passif 20 agencé entre les deux tympans juxtaposés
16.1, 16.2 d'une poutre horizontale de longue portée 10
passe sous des goujons transversaux 25 qui relient lesdits
tympans. Ces goujons 25 sont positionnés longitudinalement
selon une courbe d'implantation prédéterminée pour former
des appuis ponctuels pour le câble 20 lorsque ledit câble
se tend. La courbe d'implantation prédéterminée pourra être
réalisée sensiblement selon un arc de cercle ou un arc de
chaínette. Comme cela est visible sur la figure 8, chacun
de ces goujons est ici réalisé sous la forme d'un boulon
qui traverse les deux tympans juxtaposés 16.1, 16.2, et qui
est fixé au moyen d'un écrou fileté sur son extrémité
libre.
Comme cela est mieux visible sur la figure 4, les deux
tympans juxtaposés 16.1, 16.2 se terminent par des facettes
d'extrémité respectivement 27.1, 27.2, essentiellement
verticales, qui sont au voisinage direct des poteaux
correspondants 1. Dans la pratique, on prévoira un léger
jeu de fonctionnement, par exemple de l'ordre de quelques
centimètres, dans la mesure où un appui terminal des
poutres horizontales de longue portée serait bien entendu
indésirable, car cela engendrerait un facteur
hyperstatique. On notera en l'espèce la présence d'équerres
de sécurité 34.1, 34.2, qui sont vissées sur le poteau
vertical de support 1, chaque équerre s'étendant
verticalement en bordant les facettes latérales des tympans
juxtaposés 16.1, 16.2. Ces équerres sont des éléments de
sécurité anti-déversement, c'est-à-dire permettant d'éviter
tout mouvement de déversement de la poutre-caisson autour
de son câble passif.
Ainsi que cela a été dit plus haut, l'appui de la
poutre caisson 10 sur ses bielles obliques d'arc-boutement
12 est assuré par des plaques d'extrémité 21 qui sont
agencées entre les tympans juxtaposés 16.1, 16.2 et
rigidement solidaires de ceux-ci. Ces plaques d'extrémité
21 sont ainsi agencées entre les deux tympans juxtaposés
16.1, 16.2 pour l'appui sur les bielles obliques d'arcboutement
concernées 12, et elles sont solidarisées auxdits
tympans par des boulons traversants 24. En l'espèce, les
plaques d'extrémité 21, ou plaques de répartition, sont
complètement intégrées dans l'espace central 19 de la
poutre-caisson.
Ces plaques d'extrémité 21 sont de préférence en
acier, et elles se terminent, du côté des bielles
correspondantes 12, par deux facettes d'appui dont l'une
est horizontale et l'autre verticale. L'extrémité notée 22
de la plaque d'extrémité 21 qui est concernée par l'appui
sur la bielle oblique 12 est mieux visible sur la vue à
grande échelle de la figure 9. Cette vue permet de
distinguer les facettes d'appui 22.1, 22.2 qui sont
orthogonales, la facette 22.1 étant essentiellement
horizontale et la facette 22.2 essentiellement verticale.
On distingue également l'ensemble des boulons traversants
24 qui sont ici au nombre de vingt-et-un. L'autre extrémité
notée 23 de la plaque d'extrémité 21 présente
supérieurement un dégagement associé au passage du câble
passif 20.
On notera que la plaque d'extrémité 21 s'étend dans
une direction qui correspond sensiblement à l'inclinaison
de la bielle oblique d'arc-boutement 12, laquelle
inclinaison est par exemple de l'ordre de 20° par rapport à
l'horizontale.
La figure 9 permet aussi de constater que la bielle
oblique d'arc-boutement 12 présente supérieurement une tête
bilobée 15, avec un lobe inférieur 15.1 pour l'appui
horizontal et un lobe supérieur 15.2 pour l'appui vertical,
ces deux lobes étant séparés par une encoche plus profonde
15.3 visant à éviter tout appui au niveau de l'arête
d'extrémité de la plaque 21. Il est à noter que la bielle
oblique d'arc-boutement 12 présente ici un amincissement au
niveau de la tête bilobée 15, de sorte que ladite tête peut
passer entre les tympans juxtaposés 16.1, 16.2 formant la
poutre-caisson 10. Ceci permet la pénétration de la tête
bilobée 15 dans l'espace central 19 de la poutre-caisson,
de sorte que la zone d'appui sur la bielle oblique 12 est
parfaitement protégée. En l'espèce, on notera que le lobe
inférieur 15.1 est réalisé en vue d'un contact
essentiellement ponctuel avec la facette horizontale 22.1
de la plaque 21, tandis que le lobe supérieur 15.2 est
réalisé pour un appui vertical surfacique de la facette
verticale 22.2 de ladite plaque d'extrémité 21.
Chaque bielle oblique d'arc-boutement 12 sera de
préférence réalisée en acier, sous la forme d'un élément
plat s'étendant dans un plan vertical.
Ainsi que cela est mieux visible sur la figure 5,
chaque bielle oblique d'arc-boutement 12 présente
inférieurement un pied cylindrique 13 qui est reçu dans un
sabot associé 14 fixé au poteau correspondant 1. Le sabot
14 présente à cet effet un berceau cylindrique 14.1 d'axe
horizontal. Ceci permet l'articulation de la bielle 12
autour d'un axe horizontal solidaire du poteau vertical de
support 1. Subsidiairement, le sabot 14 présente une
facette externe 14.2 inclinée, laquelle facette n'est pas
contactée par les facettes adjacentes de l'extrémité de la
bielle oblique 12 afin d'autoriser un certain débattement
angulaire de ladite bielle autour de son axe horizontal
inférieur.
On pourra d'ailleurs prévoir que les bielles obliques
d'arc-boutement 12 sont revêtues d'un matériau anti-corrosion
et/ou anti-feu, pour une protection optimale.
Sur la figure 5, on a en outre, pour la partie droite,
illustré des moyens provisoires d'aide au montage.
On distingue en effet une structure provisoire d'appui
100 qui est réalisée sous la forme d'un palonnier
métallique. Ce palonnier 100 comporte une poutre
horizontale 101 fixée au poteau 1 par une plaque 102, la
direction de ladite poutre qui s'étend dans un plan
vertical étant contrôlée par un ensemble supérieur en Y
107. Deux poutrelles verticales 103, 104 permettent une
fixation de la bielle 12 au niveau de leur extrémité libre
en des points 105, 106 qui sont parfaitement cotés, de
façon à afficher un angle prédéterminé, par exemple 20°,
par rapport à l'horizontale. Le palonnier métallique 100
est ainsi fixé en position sur le poteau vertical 1, contre
la bielle oblique 12 qui est en cours de montage. Dans ce
cas, il suffit de fixer la bielle 12 au niveau des points
105, 106 pour que l'inclinaison de celle-ci soit
parfaitement correcte. On dispose alors l'extrémité de la
poutre-caisson 10 de façon à réaliser l'appui au niveau de
la tête bilobée 15 de la bielle oblique 12. Un tel
palonnier métallique 100 permet ainsi une installation
rapide et simple, et en toute sécurité, des poutres-caissons.
De préférence, on prévoira de laisser les
palonniers en place jusqu'à la fixation définitive de
l'ensemble des poutrelles métalliques entretoisant les
poutres-caissons.
Ainsi, les éléments métalliques de jonction installés
à l'intérieur de la poutre-caisson lors de sa fabrication
sont constitués par le câble passif en acier 20, et les
deux plaques d'extrémité 21. Du fait de la légère
déformation de la verticalité des poteaux sous efforts, et
du fléchissement de la poutre-caisson sur ses appuis, le
câble passif 20 se tend progressivement, et tire alors la
poutre-caisson vers le haut. Cette tension exercée sur le
câble passif 20 a pour effet de relever, en le tendant
légèrement, ledit câble jusqu'au contact avec les goujons
transversaux d'appui 25. Les deux plaques d'extrémité 21,
également en acier, sont quant à elles destinées à recevoir
la tête des bielles 12 et à transmettre les efforts de
compression dans l'ensemble des fibres constituant les
lattes de bois formant la structure en lamellé-collé.
Les poutres transversales 2, également en lamellé-collé,
ont pour effet de contreventer latéralement chaque
module de la structure porteuse et d'assurer la continuité
des assemblages. On pourrait naturellement en variante
utiliser, à la place des poutres traditionnelles en
lamellé-collé, des poutres-caissons analogues aux poutres
10, mais on aboutirait alors à une superstructure beaucoup
plus onéreuse.
Les poutrelles métalliques 5 du type JOIST CANAM
présentent un encombrement variable au faítage, et minimum
en pied afin d'assurer une pente de renvoi des eaux
pluviales vers les poutres-caissons qui sont elles-mêmes
légèrement variables au faítage, ainsi que cela est
classique dans le domaine. Chaque poutrelle métallique 5
est alors fixée en tête sur un des tympans de la poutre-caisson
par un tire-fond approprié. L'écartement entre
chaque poutrelle 5 sera variable en fonction de l'épaisseur
du bac de couverture que l'on souhaite utiliser en
couverture.
Ainsi, l'agencement de la structure porteuse selon
l'invention se caractérise par la notion de mobilisation
des forces en extrémité des poutres horizontales fixées non
plus en encastrement sur les poteaux, ni par des
articulations passives, mais par des articulations actives
qui reportent en compression dans les poutres les charges
et les surcharges appliquées dans le plan horizontal ainsi
créé, et ceci grâce à l'utilisation d'éléments métalliques.
Ainsi, au lieu de lutter contre le poids, celui-ci est
utilisé pour renforcer l'énergie dispensée usuellement en
déformation des encastrements de fixation des poutres sur
les poteaux, jusqu'à obtention de l'équilibre final de
l'élément horizontal. Cette énergie potentielle des forces
de pesanteur n'est donc pas utilisée en déformation
d'encastrement ou de flexion des poutres, mais en
compression, grâce aux bielles articulées agencées à chaque
extrémité des poutres, et au câble passif intégré à chaque
poutre-caisson et fixé en tête de poteau.
La performance économique d'un tel agencement réside
entre autres dans l'équilibre entre le dimensionnement du
plan horizontal et celui du plan vertical, sachant que dans
tous les cas de figure la réaction du sol reste un
paramètre important dans le coût global d'une
superstructure.
Pour le montage de chaque poutre-caisson, on
commencera par réaliser les perçages sur un tympan posé à
plat, puis on positionnera les fourrures et deux plaques
d'extrémité collées sur la face supérieure du tympan. Une
fois le deuxième tympan alors rapporté, on redressera
l'ensemble ainsi constitué afin de positionner les
différents goujons, d'une part les goujons associés à
l'appui du câble passif, et d'autre part les goujons de
fixation des plaques d'extrémité. Tous ces différents
goujons seront naturellement serrés à la clé dynamométrique
afin d'éviter un fissurage indésirable du bois.
Il est important de noter que tous les éléments
critiques de la structure sont parfaitement protégés : il
en est ainsi du câble passif, des plaques d'extrémité avec
leurs zones d'appui sur les têtes de bielle, et aussi des
bielles obliques de contreventement dans la mesure où
celles-ci sont revêtues d'une couche de vernis anti-corrosion
et/ou anti-feu.
Dans tous les modes de réalisation précédemment
décrits, la surface inférieure, ou d'intrados, des deux
tympans juxtaposés d'une poutre de longue portée était
essentiellement plane, c'est-à-dire à profil rectiligne.
Il est cependant possible de prévoir en variante que
ces deux tympans juxtaposés présentent une surface
d'intrados incurvée en vue de former une contre-flèche.
Une telle variante est illustrée aux figures 10 et 11.
Sur ces figures, on a repris les mêmes références
qu'aux figures 6 et 7.
On constate en effet que la surface d'intrados, notée
28 est incurvée, de sorte que la poutre de longue portée 10
présente une contre-flèche (c) qui est maximale à mi-longueur
de la poutre. En particulier, on pourra prévoir
que la contre-flèche maximale (c) est donnée par la
relation c = 0,013 x (½ L), où L est la longueur de la
poutre 10. Ceci correspond alors à une contre-flèche de 1,3
%. Dans le cas particulier d'une poutre de 36 mètres de
longueur, cette valeur maximale de la contre-flèche est de
0,234 mètre.
La présence d'une telle contre-flèche permet de mieux
maítriser les efforts des moments fléchissants, et aussi de
favoriser les écoulements des eaux en toiture grâce à la
déclivité ainsi formée qui guide les eaux de pluie en
direction des extrémités des poutres de longue portée.
La formule précitée c = 0,013 x (½ L) correspond à une
optimisation du bras de levier quelle que soit la longueur
de la poutre de longue portée reposant sur ses appuis
articulés.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation
qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire
toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les
caractéristiques essentielles énoncées plus haut.