Brevet FR2072082A1 — publié le 19710924

La présente invention concerne un ensemble de construction en forme de caisson et plus particulièrement, une maison d'habitation multiple préfabriquée qui est réalisée par l'assemblage d'unités d'habitation de grandes dimensions. L'utilisation ancienne des blocs de construction dont l'origine est la construction des remorques habitables, consiste à réaliser un élément d'habitation à une seule pièce et comporte souvent, de ce fait, des parois disposees tout autour de l'unité ainsi que des colonnes qui sont destinées à supporter les charges. Les possibilités d'extension et d'empilage de ces ensembles résul- tants sont médiocres et la plupart des procédés de construction ne permettent au maximum que la construction de deux étages. Au contraire, la présente invention vise la construction d'une maison d'habitation multiple réalisée à l'aide d'unités de production en forme de caissons qui permettent la formation d'un espace continu par leur extension dans deux directions horizontales et qui peuvent être empilés les uns au-dessus des autres jusqu a quatre étages ou plus. Dans ce but, chaque unité suivant l'invention comporte une structure de chassis rigide en tôle et les jonctions entre les ensembles voisins sont réalisés par des colonnes et des poutres creuses de section triangulaire ou rectangulaire qui donnent à la structure des résistances élevées à la flexion, à la torsion et au cisaillement et qui augmentent ses possibilités d'extension et d'empilage. La présente invention permet également le cloisonnement libre de l'intérieur de plusieurs ensembles disposés cote-à-cote pour la formation voulue des pièces par la suppression des parois entourant les unités ainsi que des montants nécessaires. Dans le procédé suivant l'invention9 les unités sont fabriquées en usine et elles sont assemblées sur le chantier de Constructlon, Dans ce but, on utilise suivant l'-invention des tôles, principalement des tôles d'acier d'une épaisseur de 1 mm environ, qui constituent les surfaces d'éléments en forme de manchon longitudinal comprenant quatre colonnes et quatre poutres qui sont utilisées dans la réalisation d'unités de construction lorsque ces unités sont réunies ensemble transversalement ou sont empilées les unes au-dessus des autres. Chaque surface est une surface inclinée d'une poutre en forme de caisson ou d'une colonne de forme triangulaire. La totalité du bâtiment comprend alors une structure de chassis rigide qui est constituée par les poutres et par les colonnes.L'intérieur de chacune des poutres en forme de caisson peut être utilisé comme conduit pour l'air de climatisation et l'intérieur de chaque colonne de forme triangulaire peut être utilisé pour l'installation d'un climatiseur. La poutre utilisée dans la présente invention est une poutre en forme de caisson dont la section droite a la forme d'un rectangle ou sensiblement celle d'un losange et dont les quatre surfaces sont toutes inclinées, ou bien une poutre en talle mince qui est connue sous le nom de poutre de Wagner-dans la technique aéronautique.Bien que lorsqu'une force de cisaillement s'exerce sur une poutre en caisson, il se produise un équilibre des forces da-ns le sens vertical et le sens horizontal seulement (-oir figure 1A), on suppose, dans la théorie-des poutrelles de Wagner, que lorsqu'une force est appliquée perpendiculairement à une surface incréméntielle ayant tourne de 450 par rapport àsa position initiale, elle agit comme force de compression dans unsens et comme force de traction dans l'autre et que l'équilibre est réalisé entre ces compressions et ces tensions. La résistance à la traction d'une tôle mince est suffisante mais sa résistance à la compression est nulle. Toute la structure de Invention est essentiellement une structure de châssis rigide. En d'autres termes, à la fois les colonnes et les poutres sont des éléments travaillant à la flexion. On voit qu'il est avantageux que la profondeur d'une poutre soit importante pour qu'elle puisse résister à la flexion et qu'il est particulièrement souhaitable qu'une telle poutre soit utilisée dans sa forme comme élément de surfa-ce constituant un espace voulu. De ce fait, on utilise dans la présente invention des poutres de grande profondeur dont la section drolte a une forme de rectangle ou sensiblement celle d'un losange -et on dispose.des cloisons aux positions voulues afin de renforcer chaque élément et d'éviter toute déformation de la poutre.La cloison est également utilisée comme élément de jonction et ltintérieur de la poutre peut être utilisé comme espace pour la climatisation, l'éclairage, etc;, de la manière mentionnée précédemment. En conséquence, la structure du bâtiment multiple en caissons de l'invention est extrêmement résistante à la flexion, à la torsion et au cisaillement et, de plus, elle offre des possibilités extrêmement-favorables d'extension et d'empilage. De plus, du fait que les tôles d'acier utilisées pour la fabrication de chaque ensemble de charpente peuvent être travaillees en usine plutôt que de i Entre sur le chantier, elles- -facilitent un usinage précis et as traitements anti-corrosion, Qu autres, des éléments. De ce fait, -bien- que dans les structures en acier utilisées dans les bâtiments anciens, des épaisseurs de tôles d'acier inférieures à 1,6 mm a-ent été considérées comme insuffIsantes, l'expérience a montré qu'il était possible d'utiliser selon:l'lnvention des tales -plus minces, par exemple d'une épaisseur de 0,8 mm. L'invention supprimant la nécessité d'une paroi de structure entourant chaque élément, n'importe quel cloisonnement peut être-réalisé de manière a' supprimer les doubles parois inutiles qui se présentent lorsque les- unités anciennes du type à une seule pièce, sont reliées les unes aux autres. De- plus, durait des grandes dimensions de chaque ensemble de charpente, le transport est facilité et le rendement de la construction est très amélioré en comparaison des habitations préfabriquées anciennes. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée ciaprès d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple.et représentée au dessin. Les figures LA & 1B montrent l'équilibre des forces qui se produit lorsqu'une force- de cisaillement est exercée sur une poutre La figure 2 est une coupe transversale d 'un assemblage d'élements selon l'invention La figure 3 est une élévation de l'assemblage de la figure 2 La figure 4 est une vue en plan de l'assemblage La figure 5 est ine vue en perspective éclatée de l'un des éléments ou unltés de la figure 2 ; La figure 6 est une vue en-perspective de l'un des en sembles de l'invention ; ; La figure 7 est une vue en perspective d'une cloison fixée à une poutre séparée La figure 8 est une vue de face de plusieurs cloisons réunies La figure 9 est une élévation-montrant les positions re iatives d'une poutre et d'une poutre longitudinale La figure 10. est une vue en perspective de la jonction représentée sur la. figure 9, -La figure il est une coupe. transversale d'une poutre dans laquelle sont montés des conduits d'alimentation et de retour de l'air~. L'une des unités suivant l'inventio.n est représen- tée en trait plein sur les figures 2à à 4 et un certain nombre de ces unités sont assemblées de manière à constituer une maison ci'habitation multiple. Dans ces figures, les ensembles U2 à U4 représentés en traits mixtes sont disposés sur les côté et sur le sommet de l'ensemble U1 et sont assemblés. La figur,e 6 montre l'aspect de chaque unité et la figure 5 le représente en vue éclatée. Comme on le voit sur ces figures, les deux.côtés de chaque unité comportent une structure de châssis comprenant quatre tôles inclinées transversalement qui fqrment ensemble une partie d'une pyramide. C'est ainsi qu? les--extrémités. opposées de quatre tôles en forme de bande 1, 2, .3, 4 sont coupes en biseau et sont réunies de manière à former un troc de pyramide. Les tôles supérieure et inférieure 1, 2 constituent des poutres séparées, tandis que les tôles avant et arrière 3, 4 constituent des- colonnes séparees. Deux structures de châssis sont disposées parallèlement sur les côtés opposés de l'ensemble,- les extrémités opposées des deux poutres supérieures 1, 1 étant-reliées ensemble par deux poutres transversales supérieures et séparées 5, 5 e-t les extrémités opposées des deux poutres inférieures 2, 2 étant reliées par deux poutres transversales inférieures et séparées 6,6, Plusieurs traverses.de jonction 7 sont disposées en travers des deux poutres supérieures 1, 1 et des plaques de plancher 8 sont disposées entre les deux poutres inférieures 2,2.. Chaque unité est réalisée de cette manière sous la forme dun caisson dont les bords sont formés par des poutres et des colonnes séparées constituées par des plaques en forme de bandes inclinées, de man ère que lorsque les ensembles sont assemblés afin de constituer une habitation multIple, on voit sur la figure 2 qu'un espace- 9 qui est entouré par les ensembles U1 à U4 devient l'intérIeur d?.une poutre ayant sensiblement la forme d'un rectangle ou d'un losange et dont les quatre côtés sont formés par les poutres séparées 1, L, 2, 2.Pour qu'une telle poutre en forme de losange conserve son profil sans être déformée, un certain nombre de cloisons doivent etre montées intérieurement Chaque cloison est également un élément de jonction qui relie des poutres ou des colonnes séparées de manière à solidariser plusieurs ensembles. La cloison 10 qui s'ajuste dans l'espace en forme de losange entouré par les poutres ou les colonnes séparées est une plaque ou tale triangulaire. Quatre tales sont disposées à l'intérieur dudit espace et sont séparées les unes des autres par des lignes en diagonale qui relient les sommets opposés du rectangle ou du losange. La figure 7 représente un exemple de cloison qui est maintenue par les bords supérieurs et inférieurs repliés d'une poutre inférieure 2 et qui est soudée à la surface de celle-ci. Des ouvertures Il destinées à loger des boulons de jonction sont réalisées sur le pourtour de la cloison 10. il est avantageux que la cloison 10 comporte une ouverture centrale 12 permettant le passage des conduits de climatisation ou d'éclairage ainsi que le passage de fils électriques. Comme on le voit sur la figure 8, les quatre cloisons 10 d'un jeu sont reliées par des boulons 13 et les bords repliés supéri-eurs et inférieurs des poutres séparées 1, 1, 2, 2 butent les uns contre les autres et sont serres ensemble par des boulons de manière à former une poutre dont la section a la form-e- d'un rectangle ou d'un losange. Pour éviter un accroisement de la hauteur des planchers d'une maison d'habitation multiple lorsqu'elle est assemblée, il est avantageux que la hauteur de la section de la pou tre en forme de losange soit faible par rapport à sa largeur.Dans ce but, l'angle d'inclinaison de la poutre inférieure 2 de chaque ensemble est plus arand que celui de la poutre supérieure 1 et, en conséquence, les cloisons iO ont la forme qui est représentée sur la figure 8. L'âme de chaque poutre ou colonne est renforcée par des raidisseurs 18 et des rebords 21 de manière à constituer une poutre Wagner réalisée conformément à la théorie des champs de tension. Les poutres 1, 2 et les colonnes 3, 4 coopèrent avec les ensembles voisins disposés en opposition de manière à former des charpentes rigides en forme de treillis disposées le long des côtés des ensembles, et les poutres transversales 5, 6 disposées au sommet et au bas des surfaces avant et arrière d'un ensemble relient les charpentes latérales de manière à former des charpentes en treillis semblables en travers des surfaces avant et arrière des ensembles. La construction des poutres transversales 5, 6 sera décrite ci-après en liaison avec les figures 9 et 10 qui re présentent une poutre transversale supérieure et séparée 5 comportant des bords en biseau à ses extrémités opposées qui coïncident avec la ligne de jonction 14 entre la poutre supérieure 1 et une colonne 3. En d'autres termes, la poutre transversale 5 est l'un des trois éléments qui se coupent perpendiculairement et qui sont reliés rigidement par leurs extrémités opposées au coin formé par les poutres supérieures et les colonnes 1, 3 et qui sont inclinés vers l'intérieur. Les extrémités opposées d'un élément de renforcement 15 de la poutre transversale 5 sont fixées aux poutres su périeures 1, 1, les points de fixation coïncidant avec l'extrémité supérieure de la cloison 10 qui est fixée à la surface de la poutre supérieure 1 et dont l'extrémité inférieure coïncide avec le coin précité. B&commat; De ce fait, la poutre transversale supérieure consti tue, avec l'élément de renforcement 15, une poutre en forme de V renversé.La construction de la poutre transversale inférieure 6 est la même et ces deux poutres constituent une structure rigide en forme de treillis Des boulons constituent les jonctions entre les poutres9 les colonnes et les cloisons. Des ouvertures 16 (voir figures 5 et 6) réalisées sur les poutres et les colonnes séparées 1, 2, 3, 4 permettent le passage de la main pour le serrage des boulons. Du fait de la construction décrite ci-dessus, les unités peuvent être transportées à un emplacement donné et la jonction entre les poutres et les colonnes peut être effectuée à la main par les ouvertures 16. Lorsque les unités sont assemblées de la manière représentée sur la figure 2, leurs surfaces qui correspondent au mur extérieur du batiment comprennent des poutres et des colonnes a' découvert qui peuvent être recouvertes par des panneaux appropriés (représentés en 17 sur la figure 2). La matière utili sée pour les ensembles est d'habitude l'acier, mais l'aluminium su d'autres matières peuvent également être employés. Une ouverture dans la cloison d'une poutre creuse peut être utilisée pour le passage de fils électriques ou de tuyaux. L'espace intérieur de la poutre en forme de losange qu'on voit en 9 sur la figure 2 peut être utilisé comme conduit pour la climati station, I1 peut etre divisé par une cloison 19 comme on le voit sur la figure 11, de manière que la moitié de l'espace soit utilisée comme conduit d'amenée et l'autre moitié comme conduit de retour. Les conduits d'amenée et de retour peuvent comporter des ajutages 20, 20-destinés à être reliés à un ensemble combiné comprenant une chaudière comme source de chaleur et un réfrigérateur comme source de froid de manière à former une installation de climatisation fournissant de l'air chaud ou de l'air réfrigéré. Un bâtiment pouvant atteindre quatre étages peut hêtre réalisé lorsque~les ensembles de l'invention sont empilés les uns au-dessus des autres. Cependant, les possibilItés d'empilage et de formation d'étages sont augmentées par L'utilisation de l'acier pour les poùtres et les colonnes dont la résistance est augmentée de cefait. REVEND ICAT IONS 1. Bâtiment en forme de caisson, caractérise en ce qu'il comprend plusieurs unités dont chacune comporte deux chassis réalisés à l'aide de tôles convergeant transversalement les unes vers les autres et convergeant en sens opposés dans les chassis respectifs, plusieurs tôles inclinées disposées entre les châssis et les reliant de manière à former un ensemble en forme de caisson, les unités étant assemblées par juxtapaslt-ion en opposition de leurs châssis respectifs. 2. Bâtiment en forme de caisson suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les châssis ont la forme d'éléments de troncs de pyramide, leurs extrémités tronquées étant orientées de fanon à s'éloigner les unes des autres. 3. Bâtiment en forme de caisson suivant la revendication 1, caractérisé en ce que leschâssis sont rectangulaires, qu'ils sont constitués paruatre tôles en forme de banche et disposés parallèlement l'un à l'autre avec un certain écartement. 4. Bâtiment en forme de-caissontsuivant la revendication 3, caractérisé en ce que des éléments de jonction sont disposés en travers de l'espace séparant les châssis rigides 5. Bâtiment en forme de caisson suivant la revendication 3, caractérisé en ce que des plaques de plancher sont:disposées entre les tôles inférieures des châssis rigide. 6. Bâtiment en forme de caisson suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités des tôles inclinées sont coupées en biseau. 7. Bâtiment en forme de caisson suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les tôles inclinées font partie de poutres en forme de V. 80 Bâtiment en forme-de caisson suivant la revendication ï, caractérisé en ce que lesdits organes, lorsqu'ils sont assemblés forment entre eux un manchon de forme rectangulaire. 9. Bâtiment en forme de caisson suivant la revendication 8, caractérisé en ce que des cloisons sont montées à l'intérieur de l'élément en forme de manchon. 10. Bâtiment en forme de caisson suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les cloisons sont polygonales et comportent une ouverture centrale.