Pour des charges et des portées plus élevées, les sections de poutres sont obtenues par calcul, difficiles à obtenir dans les longueurs requises. Dans de tels cas, il faut passer à des constructions complexes. Les constructions décrites sous 1 et 2 sont entièrement artisanales. Dans ce cas, l’utilisation de moyens de connexion modernes est tout à fait appropriée.
1. Poutre reliée par poutres
Deux poutres chacune, et parfois trois poutres chacune, lors de la fabrication de ponts, sont placées les unes sur les autres puis reliées mutuellement avec des chevilles et des vis. La mesure dans laquelle une telle section atteint la capacité portante d’une section complète correspondante dépend de l’efficacité du cerveau, du degré d’humidité du matériau et de la qualité de la fabrication. Ce ne sera jamais complètement le cas. Selon la norme DIN, le moment résistant pour deux poutres est W=0,85 bh__2_/6_, et pour trois poutres il est W=0,7 bh__2_/6._ Pour les ponts, ces coefficients se réduisent à 0,8, respectivement 0,6. Lors du calcul de la déflexion, supposons que le moment d’inertie pour deux poutres est I=0,6 bh__3_/12_, et pour trois poutres I=0,3 bh__3_/12_. serrer.
Photo 1 : Une poutre reliée par des poutres, utilisée comme sous-structure dans une construction en mezzanine.
Pour les cervelles de menuiserie rectangulaires qui sont toujours en bois de chêne, la profondeur d’incision la plus appropriée est de 1/8 à 1/10 hauteur des poutres individuelles ; les fibres du cordon et les fibres des poutres doivent s’étendre dans la même direction.
Afin d’éviter de se plier vers le bas, les poutres avec les cerveaux reçoivent un surplomb ou une flèche vers le milieu de la travée avant l’assemblage final. Les poutres sont reliées entre elles par des vis et le rainurage des douilles est réalisé en une seule phase de travail avec une machine à rainurer à chaîne. Sur la fig. 1 montre une poutre avec des tasseaux utilisée pour la sous-structure dans la construction de la mezzanine. Les poutres avec entretoises sont constituées dans la gamme 15 m.
Les poutres avec cerveau ne doivent être utilisées qu’exceptionnellement, car tous les types, en plus d’une capacité portante relativement faible, nécessitent beaucoup de travail et une grande consommation de matériau. Il est important que les déformations provoquées par la charge soient aussi petites que possible.
2. Cintre, support et cintre supporté
Dans le cas où la section normale de la poutre est insuffisante et qu’il y a suffisamment d’espace dans son plan sur la face inférieure ou supérieure (par exemple sur des chaises de toit, des ponts, des échafaudages, etc.), il est possible de placer un cintre, ou. support ou combinaison de suspente et de support. Compte tenu du nombre de points où s’effectue la suspension ou le support, il existe des suspentes simples et doubles, ou simples et doubles appuis. Lors du calcul d’une suspente simple (fig. 2), on considère que la colonne ou verticale et les deux cisailles sont placées sur la moitié de la portée et sont transférées aux appuis par la moitié de la charge qui, comme uniformément réparti, agit sur la tension horizontale. Dans la fig. 3 montre le lien entre la verticale et la tension. Sur la fig. 4 montre un double support qui représente la structure porteuse du toit (moitié gauche : toit avec fermes, moitié droite : toit avec corniches).
Figures 2–5 : Suspente simple et double, liaison des verticales et tension et noeud de panne, poteau et traverse.
Le bâton horizontal entre deux verticales est appelé crucifix. Sur la fig. 5 montre le nœud où se rencontrent la barre transversale, la colonne et la barre transversale ; en cas de fortes charges, une tôle nodale est placée. Sur le support, la structure porteuse est située sous la poutre qui s’appuie en un point (fig. 6) ou deux points (fig. 7). Dans ce cas, la composante horizontale (poussée) doit être reçue par le support. Pour augmenter la tension, l’alternateur sur la photo 7 y est connecté avec des écrous et des boulons. L’image 8 montre un support supporté, qui représente une combinaison entre un cintre et un support. Afin de pouvoir effectuer les coupes sans continuer, la tension doit être double.
Images 6–8 : Support à un et deux points et cintre pris en charge.
3. Classeurs complets
Fixations de poutre
Les poutres pleines, calquées sur les profilés en I des structures en acier, se présentent sous la forme de poutres assemblées avec des cervelles, collées ou vernies avec des clous. La limite supérieure de la plage est 15 m. En termes de hauteur structurelle, similaire aux structures en acier, elle doit être comprise entre 1/8 et 1/12. La forme la plus simple de la nervure est représentée par un talpa placé verticalement, relié par des boulons et des vis avec des ceintures (fig. 9). Pour ces supports, il faut éviter les raidisseurs verticaux, constitués de chutes de bois et placés entre les courroies, car lorsque le bois se rétracte, ils empêchent la réduction de la hauteur, et peuvent conduire à l’arrachement de la nervure.
Image 9 : La forme de nervure la plus simple d’une traverse de poutre solide.
Sur la fig. 10 montre une simple poutre de travée 14,04 m. Les composants des nervures sont recouverts de morceaux de contreplaqué collés. Les nervures sont sécurisées par des raidisseurs constitués de poutres grattées contre le renflement. La pression nécessaire lors du collage des éléments est assurée par des vis qui restent encore dans la structure après durcissement de la colle par sécurité. La nervure est constituée de deux couches de planches, d’épaisseur 24-40 mm, qui sont croisées et clouées l’une à l’autre. Pour établir une connexion avec la plupart des éléments, des chevilles et des vis, ou des clous, sont utilisés. Dans le cas où les ceintures sont composées de plusieurs planches, leur déplacement vers la nervure augmente si les planches sont plus éloignées de la nervure. La courroie comprimée doit être testée pour le flambage. Sur la fig. 11 un exemple selon les normes russes est présenté.
Figure 10 : Poutre simple de travée 14,04 m.
Image 11 : Exemple de liant de poutre selon les normes russes.
La rigidité inférieure est représentée par des supports creux (fig. 12). Les courroies supérieure et inférieure forment chacune une poutre raclée, à laquelle on peut facilement donner le porte-à-faux nécessaire. Il est utile d’installer un élément embouti incliné à proximité du lit, qui s’appuie contre la ceinture inférieure et supérieure avec une encoche ; cela augmente la rigidité de la poutre, mais pas beaucoup.
Image 12 : Support creux.
Classeurs à arches
Sur la fig. Le 13 illustré est un liant destiné à un entrepôt de stockage de sel aux Pays-Bas. La portée est 54 m, la distance de fixation est 5,4 m. La précontrainte obtenue par le pliage des planches collées n’a aucun effet notable sur la capacité portante de la structure. Il n’est pas nécessaire de réduire le moment d’inertie et le moment résistant pour les sections collées.
Image 13 : Classeur en arc pour un entrepôt de stockage de sel aux Pays-Bas.
Sur la fig. 14 montre un support de cadre léger à trois articulations réalisé par collage. La nervure est constituée de panneaux d’une largeur de 18 cm à 20 cm, d’une épaisseur de 5 cm, qui, après séchage, sont collés entre eux et sur la ceinture inférieure et supérieure avec de la colle kaurit avec un additif jaune de durcissement à froid.
Image 14 : Support de cadre léger à trois articulations réalisé par collage.
Les fixations d’arc rivetées, dont la nervure est constituée de deux couches de planches croisées à angle droit, sur lesquelles sont clouées en guise de ceintures plusieurs planches verticales placées selon la forme de l’arc, sont très économiques. Il est possible d’utiliser du bois relativement faible et court, même pour les plus grandes portées.
4. Fixations de treillis
Les constructions modernes en treillis en bois sont pour la plupart comparées aux constructions en acier en termes de formes et de systèmes, bien qu’elles ne soient pas toujours rationnelles pour les constructions en bois. Les constructions en bois sont conçues de manière à ce que le moins de force possible se produise dans les connexions latérales. Les contraintes secondaires n’ont pas l’importance qu’elles ont dans les structures en acier. Les tiges dominées par des îlots plus petits n’ont souvent pas besoin d’être connectées de manière centrale, surtout si des simplifications constructives sont réalisées. Les constructions en treillis sont plus économiques que les supports complets, si la hauteur structurelle est suffisante. Cependant, ils placent le menuisier et le matériel devant des tâches plus difficiles.
La bande inférieure des fixations de poutre est principalement horizontale, c’est-à-dire que lors de la confection, elle obtient un certain surplomb, qui est mesuré de telle manière qu’elle ne se plie pas vers le bas sous pleine charge. La valeur du surplomb dépend des moyens extérieurs, de l’humidité du bâtiment et de la hauteur statique des fixations. Il est préférable de donner un surplomb légèrement plus grand que pas assez. La ceinture supérieure s’étend en grande partie parallèlement à la couverture du toit.
Dans le cas d’une pente trop faible (en dessous de 6%), il existe un risque qu’avec une faible hauteur structurelle et des nœuds cédants, des chutes opposées se créent à proximité de l’appui avec ses mauvaises conséquences. La pente de la tige statiquement efficace de la ceinture supérieure sur le lit ne doit pas être inférieure à 1:3.
Supports parallèles
Le fameux Howe est encore appliqué aujourd’hui (fig. 15). Les diagonales sont placées de manière à recevoir une pression à pleine charge, tandis que les verticales sont tendues. Les verticales sont des tiges d’acier de section circulaire avec des écrous des deux côtés (fig. 15, à droite). Si le support se plie vers le bas en raison du retrait du bois ou d’une construction incorrecte, les écrous peuvent ensuite être serrés. Pour des portées plus petites ou avec moins de charge, des verticales peuvent également être réalisées sous forme de pinces (fig. 15, à gauche). Il est recommandé que la hauteur de construction, comme pour les supports complets, soit comprise entre 1/8 et 1/12 ; pour des portées plus grandes et des charges plus lourdes, jusqu’à 1/6.
Figure 15 : Faisceau parallèle de Howe.
Fixations de toiture à fil unique
Sur la fig. Les systèmes d’attaches monofilaires 16 et 17 pour petites et moyennes portées et pour charges légères sont illustrés.
Images 16–20 : Systèmes d’attaches de toit monotubes et triangulaires.
Image 21 : Détails du classeur en treillis.
Attaches triangulaires
(fig. 18 à 22) pour petites et moyennes portées représentent les fixations de construction en bois les plus économiques et les plus répandues. Les forces de ceinture les plus importantes ne se produisent pas au milieu de la travée, mais au niveau des appuis. Étant donné que les tiges sont remplies, même avec une charge asymétrique, seule une tension se produit, c’est-à-dire une pression, sans tensions alternatives, ce qui simplifie grandement la réalisation de nœuds, notamment dans les constructions en bois. Sur la fig. 22 montre le classeur de la mairie de Holzminden. Dans le cas de portées plus grandes, des fixations triangulaires avec avant-toit surélevé sont réalisées (fig. 23).
Images 22 et 23 : Classeur triangulaire pour la mairie et classeur à avant-toits surélevés.
Attaches de mansarde
(fig. 24 à 26) pour les travées de 15 m à 35 m se sont révélées très économiques. Pour les hauteurs du système, les plages 1/8 à 1/6 sont recommandées. Pour le revêtement, sont considérés : les tôles ondulées en fibres d’amiante, ainsi que les papiers de toiture. Il convient d’adopter au moins 6% pour la pente de la partie légèrement inclinée du toit. Sur la fig. 26 montre la ligne de systèmes de liants pour les usines de travail de München-Ost, ainsi que plusieurs nœuds plus importants - le système Kübler. La portée est 26,5 m et la distance de fixation est 7 m.
Images 24 et 25 : Fixations de mansarde.
Figure 26 : Ligne système et nœuds de la traverse mansardée pour l’usine de Munich-Ost.
Fixations paraboliques et à arc
Pour les toits avec un poids propre important et une faible pente, c’est-à-dire de petites zones exposées au vent avec une charge de neige approximativement uniformément répartie, il est rationnel d’ajuster la forme des fixations à la ligne de support. Les tiges de remplissage des attaches paraboliques ne reçoivent aucune force lorsque la charge est uniformément répartie. Leur tâche est de recevoir les irrégularités aléatoires de la charge et d’empêcher la ceinture supérieure de se déformer dans le plan des fixations. Les tiges de remplissage doivent être attachées de manière à pouvoir supporter la tension et la pression. Le bord supérieur est façonné en arc par sciage (fig. 27). Sur la fig. 28 montre la ligne système et trois nœuds de liaison caractéristiques.
Image 27 : Attache parabolique avec bord supérieur arqué.
Figure 28 : Ligne système et nœuds de liaison caractéristiques.
Si, dans le cas de très grandes portées, seul le support de couverture est utilisé comme support de treillis (fig. 29), alors la ceinture inférieure, qui reçoit la pression, doit s’appuyer sur les corniches avec des goujons. En raison de la pente variable pour recouvrir le toit, le carton nettérisé entre en considération. Il est possible de créer une pente régulière du toit, soit avec des chevrons surélevés qui reposent au-dessus de l’avant-toit et du faîte, soit avec un mur d’avant-toit, c’est-à-dire en installant un toit à pignon avec une pente aussi douce que possible.
Fixations à deux et trois articulations
Les cadres à deux articulations sont présentés sur la fig. 30 et 31. Faire des nœuds rigides dans les coins crée certaines difficultés, qui peuvent être facilement surmontées en utilisant des plaques à nœuds collées avec de la résine artificielle. Des tensions alternatives se produisent dans les tiges de remplissage, ce qui rend les nœuds peu pratiques à construire. Sur la fig. 32 montre un cadre en treillis à deux articulations pour un abri de bateau (la distance d’attache est 5,6 m). Sur la fig. Le classeur à trois articulations 33 est présenté. Les vraies articulations sont pour la plupart hors de question ; seule une certaine mobilité suffit. Pour les portées plus grandes et plus grandes, on utilise principalement des fixations à trois articulations, car elles sont économiques à cet effet et peuvent être techniquement bien traitées.
Images 29 et 30 : Support en treillis pour couverture de toiture et charpente à deux joints.
Images 31 et 33 : Cadre à deux articulations et reliure à trois articulations.
Image 32 : Cadre en treillis à double assemblage pour abri bateau.
Halls multi-navires
Sur la fig. 34, 35 et 36 sont présentés comme des types pratiques de salles à plusieurs nefs. Sur la fig. 36 est présenté comme un classeur de la salle de cérémonie de la société de chant de Vienne. Pour réaliser des connexions, des perles en forme d’anneau ont été utilisées.
Photos 34 et 35 : Types pratiques de salles à plusieurs nefs.
Photo 36 : Classeur de la salle de cérémonie de la société de chant de Vienne.
5. Tours, échafaudages et tribunes
Le bois en tant que matériau de construction entre en considération pour la construction de tours pour tours d’observation et belvédères, de clochers d’églises ainsi que de tours pour installations industrielles. La stabilité des bâtiments permanents est principalement obtenue par le serrage des colonnes dans les fondations. Les objets destinés à un usage temporaire sont souvent sécurisés en les attachant avec des câbles en acier tendus dans au moins trois directions. La base est majoritairement carrée ou rectangulaire. Les bases triangulaires peuvent éventuellement être économiques. Il convient de veiller particulièrement à ce qu’aucune eau ou saleté ne s’accumule dans les nœuds des tours qui ne sont pas recouverts de revêtement et à ce que l’air puisse circuler autour de toutes les parties. Pour les objets permanents, seul du bois imprégné doit être utilisé. L’imprégnation n’atteint pleinement son objectif que si elle est réalisée après la découpe du matériau, mais avant le montage. Il est recommandé d’utiliser du bois rond pour les colonnes, même si la connexion est plus difficile.
Image 37 : Tribune en bois à Leipzig.
De plus, le bois est utilement utilisé pour la construction d’échafaudages et de tribunes. Sur la fig. 37 montre une tribune à Leipzig. Pour les moyens externes, des cerveaux d’alligators à anneaux dentés ont été utilisés. Si les stands ne servent qu’à des fins temporaires, ils ne sont jamais couverts. Il faut toutefois veiller à ce que la conception soit réalisée avec le plus grand soin et à ce que, tout d’abord, les raidisseurs longitudinaux et transversaux nécessaires soient placés. Pour que le matériau puisse être réutilisé après le démontage, les nœuds doivent être construits de manière à ce que les dommages soient aussi minimes que possible.
6. Ponts
Pour la construction de ponts, le bois, outre la pierre, jouait auparavant un rôle important. Concernant la durabilité de l’objet, les rapports ont sensiblement changé. En raison de l’augmentation constante des pressions sur les essieux et des charges dynamiques, ce domaine de construction est presque entièrement perdu pour les structures en bois. Les ponts en bois ne sont pas utilisés aujourd’hui, mais le texte suivant décrira comment ils ont été construits et utilisés dans le passé.
Pour les ponts, seuls des bois de classe de qualité II ou I peuvent être utilisés ; lors de l’installation, le bois doit être au moins semi-sec et il doit être installé de manière à pouvoir sécher davantage. Pour cela, les imprégnations et les revêtements de protection, qui doivent dans ce cas être appliqués après le traitement et avant le montage, ne suffisent pas à eux seuls.
Les connexions par clous sont autorisées pour les ponts si l’on peut empêcher l’humidité de pénétrer entre les éléments en bois reliés par des clous et si les clous peuvent ainsi être protégés de la rupture due à la rouille. Les connexions collées ne sont autorisées que si l’on utilise une colle à base de résines artificielles totalement résistante à l’humidité.
Figure 38 : Coupe transversale de la dalle de chaussée du pont temporaire sur la Weser à Höxter.
Pour les ponts temporaires, des systèmes structurels combinés ont été principalement utilisés, pour les supports principaux desquels des profilés en I en acier ont été utilisés, tandis que les autres parties des machines supérieures et inférieures étaient constituées de bois. Sur la fig. 38 montre une coupe transversale du revêtement du pont temporaire sur la Weser à Höxter. Les ponts peuvent être sans poutres longitudinales, et parfois sans poutres transversales, ce qui dépend du type de pont et de sa destination. Dans un tel cas, le revêtement repose directement sur les supports principaux. Beaucoup de ces ponts ont été conçus pour la circulation des piétons. Sur la fig. 39 un pont de protection sous un téléphérique est représenté.
Image39: Pont de protection sous le téléphérique.
Sujets connexes
Pour en savoir plus sur le matériau, consultez la page Matériaux, et sur la façon dont l’entreprise fonctionne sur la page Production. Pour l’utilisation du bois en menuiserie, voir fenêtres en bois et fenêtres bois-aluminium.