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Title:
HOLLOW ELONGATE BUILDING ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/055043
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a hollow elongate building element (1) made of composite wood. It has a polygonal peripheral structure (3) around the void. Each side of the polygonal peripheral structure (3) is formed of at least a pair of elongate strips (5) of triangular or trapezoidal cross section which are juxtaposed and reversed relative to one another. The polygonal peripheral structure (3) also exhibits strip-form butting-together means (7, 9) in its corner regions. The various strips (5, 7, 9), which are obtained by radial cuts into logs, are bonded together.

Inventors:
MOUTSCHEN, Patrick (rue d'Adzeux 16, 4141 LOUVEIGNE, 4141, BE)
Application Number:
EP2017/073924
Publication Date:
March 29, 2018
Filing Date:
September 21, 2017
Export Citation:
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Assignee:
MOUTSCHEN, Patrick (rue d'Adzeux 16, 4141 LOUVEIGNE, 4141, BE)
International Classes:
E04C3/12; B27B1/00
Domestic Patent References:
WO2016020848A12016-02-11
WO1980002709A11980-12-11
WO1995017565A11995-06-29
Foreign References:
NL8004909A1982-04-01
US5816015A1998-10-06
US4394409A1983-07-19
US5865929A1999-02-02
GB781627A1957-08-21
EP1277552B12006-05-03
US5816015A1998-10-06
EP0069121A11983-01-12
NL1017360C22002-08-15
NL8004909A1982-04-01
Attorney, Agent or Firm:
KIHN, Pierre et al. (Office Freylinger S.A, 234 Route d'Arlo, BP 48 8001 Strassen, 8001, LU)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Elément de construction (1) allongé creux en bois composite présentant une structure périphérique polygonale

(3) autour du creux, caractérisé en ce que chaque côté de la structure périphérique polygonale (3) est formé d'au moins une paire de lamelles (5) allongées à section transversale triangulaire ou trapézoïdale juxtaposées et inversées l'une par rapport à l'autre, et en ce que la structure périphérique polygonale (3) présente en outre des moyens d'aboutement en forme de lamelles (7,9) dans ses zones d'angle, les différentes lamelles (5,7,9), qui ont été obtenus par découpe radiale dans des grumes (13), étant collées les unes aux autres

2. Elément de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est configuré comme une poutre ou colonne .

3. Elément de construction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il présente une section transversale constante sur toute sa longueur.

4. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la structure périphérique polygonale est quadrilatérale. 5. Elément de construction selon la revendication 4, caractérisée en ce que la structure périphérique polygonale est rectangulaire.

6. Elément de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'aboutement en forme de lamelles (7,9) sont à section transversale triangulaire ou trapézoïdale et comprennent dans chaque zone d'angle une lamelle allongée centrale (7) et au moins une lamelle allongée formant butée (9) disposée de part et d'autre de la lamelle centrale (7), les sections transversales de la lamelle centrale (7) et de celles formant butée (9) étant orientées de façon à produire un effet de cône.

7. Elément de construction selon la revendication 6, caractérisée en ce que la lamelle centrale (7) et les lamelles formant butée (9) sont à section transversale trapézoïdale et en ce que la grande base de la lamelle centrale (7) et la petite base des lamelles formant butée (9) sont tournées vers le creux de l'élément de construction (1) .

Description:
ELEMENT DE CONSTRUCTION ALLONGE CREUX

Domaine technique de 1 ' invention La présente invention porte sur un élément de construction allongé creux en bois composite optimalisé sur le plan de sa résistance mécanique.

Introduction L'homme moderne se soucie de plus en plus de l'écologie, ce qui l'amène à privilégier le développement durable dans beaucoup de domaines dont celui de la construction.

Les entreprises de construction et les architectes répondent à cette demande en recourant pour les éléments de construction à des matériaux renouvelables et isolants tels que le bois qu'ils tendent à utiliser de surcroît de façon aussi économique que possible.

Les professionnels du bâtiment cherchent en même temps à optimaliser les éléments de construction du point de vue de leur résistance afin de minimiser leur encombrement et donc de maximiser l'espace utile dans leurs constructions. Par exemple, des poutres plus résistantes peuvent assurer, à encombrement égal, de plus grandes portées, ce qui peut induire des effets fonctionnels et/ou esthétiques. Les éléments de construction doivent être aussi légers que possible afin de réduire l'énergie et donc les coûts liés à leurs transports et mise en œuvre. Enfin, afin de promouvoir une construction écologique, des procédés de fabrication simples et donc économiques sont recherchés .

Arrière-plan de l ' invention

Des éléments de construction en bois composite plein ont déjà fait l'objet d'améliorations sur le plan de la résistance mécanique.

Ainsi le brevet GB 781, 627 divulgue une poutre en bois composite composée de paires de lamelles longitudinales à section transversale triangulaire ou trapézoïdale juxtaposées et inversées, les lamelles ayant été obtenues par découpe radiale dans des grumes. La résistance de la poutre est améliorée en disposant dans ses zones les plus sollicitées en flexion, c'est-à-dire supérieures et inférieures, du bois obtenu en périphérie des grumes. Ce bois, plus jeune et présentant une plus grande densité de cernes, est plus résistant.

Les trois documents suivants sont plus récents et portent sur des considérations semblables.

Le brevet EP 1277552 Bl concerne un procédé de fabrication de poutres composites composées de paires de lamelles longitudinales à section uniquement trapézoïdale juxtaposées et inversées. Le brevet US 5816015 porte également sur un procédé de fabrication de poutres composites qui se limite à des lamelles de section triangulaire.

La demande internationale WO2016020848 concerne des éléments de construction de façon plus générale tels que poutre, poteau, colonne ou hourdis. Les éléments de construction en bois plein des documents précités présentent l'inconvénient qu'ils sont relativement lourds .

Afin d'obtenir plus de légèreté et de consommer moins de bois, des éléments de construction creux en bois composite ont été développés.

Ainsi, les documents EP0069121, WO8002709, W09517565 et NL1017360 se réfèrent à des éléments de construction allongés creux, tels que des mâts, pieux ou traverses, qui présentent une section transversale polygonale ou circulaire. Quant à la demande NL8004909, elle concerne un élément de construction d'aspect comparable qui, en particulier, est apte à conserver sa forme rectiligne et peut de ce fait trouver une application dans le secteur de la construction. Si ces éléments tels que représentés semblent présenter une rigidité acceptable, leur résistance mécanique peut être améliorée.

Un besoin demeure quant à des éléments de construction en bois composite présentant d'excellentes propriétés mécaniques combinant à la fois rigidité de l'élément et résistance mécanique du bois composite, tout en étant relativement légers et économisant les matières premières.

Résumé de l'invention Un but de l'invention est de procurer un élément de construction allongé en bois composite qui soit optimalisé sur le plan de ses caractéristiques mécaniques afin de réaliser des constructions performantes et fonctionnelles. Un autre but de 1 ' invention est de fournir un élément de construction économique s ' inscrivant dans le cadre du développement durable. A ces fins, l'élément de construction de l'invention est en bois composite et est creux. Il présente une structure périphérique polygonale autour du creux. Chaque côté de cette structure périphérique polygonale est formé d'au moins une paire de lamelles allongées à section transversale triangulaire ou trapézoïdale juxtaposées et inversées l'une par rapport à l'autre. La structure périphérique polygonale présente en outre des moyens d'aboutement en forme de lamelles dans ses zones d'angle. Les différentes lamelles, qui ont été obtenues par découpe radiale dans des grumes, sont collées les unes aux autres.

Par rapport à un élément de construction plein, en particulier une poutre pleine, un élément creux économise de la matière dans sa zone centrale (proche de l'axe neutre) , là où celle-ci ne contribue pas ou que faiblement à la rigidité, qui est déterminée par le moment d'inertie quadratique influencé par la géométrie de la section transversale, et donc à la résistance de la poutre. Un élément creux est évidemment plus léger, ce qui économise des frais de transport et de manutention. Il a donc une empreinte écologique moindre. En outre, un élément de construction creux permet de faire passer les conduits utilitaires tels que câbles et fils électriques ou tuyaux à l'intérieur de l'élément, ce qui réduit l'encombrement de ces conduits utilitaires et permet en outre de les masquer. Compte tenu de ce qui précède, la matière est refoulée en périphérie de la poutre, là où elle est plus efficace sur le plan mécanique, car la poutre y est le plus sollicitée en flexion. Cette matière est en outre particulièrement résistante du fait de sa structure particulière comprenant des lamelles allongées à section transversale triangulaire ou trapézoïdale juxtaposées et inversées l'une par rapport à l'autre. Ces lamelles résultant de découpes radiales dans des grumes sont très résistantes sur le plan mécanique en raison de leur teneur élevée en bois jeune plus dense et donc plus résistant situé au niveau de la base (dans le cas d'une section triangulaire) ou de la grande base (dans le cas d'une section trapézoïdale) . En outre, dans les découpes radiales, les cernes sont orientés uniformément par rapport aux plans de découpe, ce qui fait que le bois ainsi obtenu présente une variabilité ou écart-type moindre au niveau de ses caractéristiques mécaniques (sous certaines conditions de classement/purge imposées) que celui obtenu par des découpes rectangulaires classiques. En conséquence, une sécurité moindre pourra être adoptée lors de la définition des valeurs de résistance à utiliser pour le dimensionnement des éléments de construction correspondants. Il en résultera des valeurs de résistance plus élevées, ce qui aura pour effet d'économiser de la matière première. A cet égard, les valeurs de résistance de la norme européenne EN 338, qui renseigne les valeurs caractéristiques du bois en fonction de l'essence, peuvent être augmentées de l'ordre de 15 à 20 %.

En outre, les lamelles obtenues par découpes radiales sont moins sujettes au gauchissement dû au retrait du bois lors du séchage, ce qui réduit un rabotage éventuel ultérieur du bois. De plus, le découpage radial de grumes entraîne moins de déchets et est donc plus économique.

L'élément de construction de l'invention est donc optimalisé à la fois sur le plan de la géométrie de la section transversale (creuse) et de la résistance du bois composite en vue de le rendre à la fois très résistant et léger .

De préférence, l'élément de construction selon l'invention est configuré comme une poutre ou colonne.

Dans une forme de réalisation préférée, l'élément de construction selon l'invention présente une section transversale constante sur toute sa longueur.

Dans une autre forme de réalisation, la structure périphérique polygonale de l'élément de construction selon l'invention est quadrilatérale. Avantageusement, elle est rectangulaire. Une géométrie rectangulaire permet une mise en œuvre plus aisée.

Dans une forme de réalisation avantageuse, les moyens d'aboutement de l'élément de construction selon l'invention sont des lamelles à section transversale triangulaire ou trapézoïdale et comprennent dans chaque zone d'angle une lamelle allongée centrale et au moins une lamelle allongée formant butée disposée de part et d'autre de la lamelle centrale. Les sections transversales de la lamelle centrale et de celles des lamelles formant butée sont orientées de façon à produire un effet de cône. Cette disposition permet d'induire par l'effet de cône dans les zones d'angle un fort serrage des différentes lamelles lors de leur collage et d'augmenter par conséquent la résistance mécanique de l'élément de construction.

De préférence, la lamelle centrale et les lamelles formant butée sont à section transversale trapézoïdale. Afin de réaliser l'effet de cône, la grande base de la lamelle centrale et la petite base des lamelles formant butée sont tournées vers le creux de l'élément de construction. Brève description des figures

Ces aspects ainsi que d'autres aspects de l'invention seront clarifiés dans la description détaillée d'un mode de réalisation particulier de l'invention, référence étant faite aux dessins des figures, dans lesquelles :

la Fig. 1 est une vue en perspective d'un l'élément de construction de l'invention sous la forme d'une poutre de section transversale rectangulaire ;

la Fig. 2 illustre la tenue du bois au retrait lors du séchage en fonction de son mode de prélèvement au sein d'une grume.

Description détaillée d'un mode de réalisation particulier de 1 ' invention

La Fig. 1 montre un élément de construction 1 creux en bois composite configuré en une poutre à section transversale rectangulaire constante sur sa longueur. La poutre 1 présente en outre une structure périphérique rectangulaire 3 autour du creux. La structure 3 telle qu'illustrée est formée de cinq lamelles allongées 5 (soit 2,5 paires) à section transversale trapézoïdale juxtaposées, inversées et collées pour la longueur de la structure périphérique, et de 3 lamelles 5 (soit 1,5 paire) pour sa largeur. Un moyen jointif 11 permet de raccorder longitudinalement les lamelles 5.

En outre, la structure périphérique rectangulaire 3 présente dans chacune de ses zones d'angle des moyens d ' aboutement . Ceux-ci comprennent dans chacune de ces zones une lamelle allongée centrale 7 à section trapézoïdale et de part et d'autre de celle-ci une lamelle allongée formant butée 9 également à section trapézoïdale. Il y a lieu de noter que les trapèzes des lamelles 9 sont inversés par rapport à celui de la lamelle 7 et sont orientés de façon à produire un effet de cône dans chaque zone d'angle : les petites bases des lamelles 9 et la grande base de la lamelle 7 sont tournées vers le creux de la poutre 1.

La fonction des lamelles 7,9 configurées dans les zones d'angle est de favoriser le collage des lamelles 5,7,9 constitutives de la poutre 1. En effet, lors du collage, une pression est générée par des chambres de pression (non représentées) dans le creux de la poutre 1 à assembler et agit sur l'ensemble de ses lamelles 5,7,9 retenues par exemple par des cerclages (non représentés) . Cette pression induit alors par l'effet de cône dans les zones d'angle d'importantes forces de réaction et par suite un fort serrage sur les faces de l'ensemble des lamelles 5, 7 et 9. Ce serrage assure un collage particulièrement performant de l'assemblage, ce qui renforce la résistance mécanique de la poutre 1.

Les différentes lamelles 5,7,9 sont obtenues par découpe radiale dans des grumes. D'autres moyens d' aboutement pourraient bien entendus être imaginés, sans sortir du cadre de la présente invention. Les lamelles 9 peuvent par exemple est divisées en 2 lamelles de plus petite dimension . La Fig. 2 illustre les avantages liés à cette découpe. Une grume 13 subit trois différentes découpes. Outre une découpe radiale 15, des découpes classiques non radiales 17 et 19 sont réalisées respectivement aux environs de la moelle et à mi-chemin entre la moelle et l'écorce. La découpe 17, contrairement à la découpe radiale 15, présente le double inconvénient sur le plan mécanique de contenir relativement beaucoup de bois ancien, car proche de la moelle, et donc beaucoup moins résistant, et de présenter des cernes dont l'orientation est opposée.

Comme représenté à la Fig. 2, les découpes 17 et 19 non radiales gauchissent au retrait lors du séchage, ce qui n'est pas le cas de la découpe radiale 15. Ce gauchissement est désavantageux, car il implique un usinage et donc une perte de matière ultérieurs.

Il apparaîtra évident pour l'homme du métier que la présente invention n'est pas limitée aux exemples illustrés et décrits ci-dessus. L'invention comprend chacune des caractéristiques nouvelles ainsi que leur combinaison. La présence de numéros de référence ne peut être considérée comme limitative. L'usage du terme « comprend » ne peut en aucune façon exclure la présence d' autres éléments que ceux mentionnés. L'usage de l'article défini « un » pour introduire un élément n'exclut pas la présence d'une pluralité de ces éléments. La présente invention a été décrite en relation avec un mode de réalisation spécifique, qui a une valeur purement illustrative et ne doit pas être considéré comme limitatif.