Brevet FR2140253A1 — publié le 19730119

La présente invention se rapporte aux constructions préfabriquées et plus particulièrement aux maisons individuelles, ou groupes d'appartements peu nombreux dont la constitution et le mode de fabrication ne mettent pas en jeu des moyens industriels à base d'investissements importants. Dans ce domaine les réalisations sont nombreuses et diverses, n'ayant en commun que l'objectif d1un prix de revient peu élevé grâce à la réduction du nombre des éléments préfabriqués (réduction de stocks), à la réduction de leur encombrement et de leur poids unitaire (transports) et aux facilités de montage. La qualité des constructions obtenues s'en ressent souvent et l'invention a pour objet une construction préfabriquée qui offre, tant sur le plan des commodités que sur celui de l'aspect et du fini de la présentation, des avantages qui sont généralement considérés comme incompatibles avec les prix auxquels il s'agit de parvenir. En premier lieu, la présente invention a pour objet une construction préfabriquée caractérisée en ce qu'elle comporte une structure formant charpente et plafond constituée par une résille à maille carrée faite de tronçons de madriers d'égales dimensions, séparés par des blocs de section rectangulaire placés aux noeuds de le résille, l'ensemble étant monté et assemblé sur des tirants métalliques mis sous tension. L'invention vise également les dispositions préférentielles ci-après 1) la structure de charpente plafond est montée au sol, mise sou sous tension, et elle est ensuite levée à sa hauteur exacte et calée par tout moyen approprié, les autres éléments, en particulier les éléments porteurs (cloisons, murs, poteaux) étant mis en place et fixés entre la dalle et le plafond ainsi positionnés au préalable ; 2) les tronçons de madriers sont munis de gorges longitudinales pour le passage de tirants sur l'une au moins de leurs faces inférieure et supérieure ; 3) les extrémités do certains au moins des tirants métalliques enserrent les madriers par l'intermédiaire dtun élément ressort assurant le maintien de la tension des tirants en dépit dtéventuel- les variations de dimensions des madriers. 4) les tronçons de madriers sont munis sur leurs faces inférieures de rainures pour l'insertion des parties hautes des cloisons 5) la surface de plafond, comprenant éventuellement tous éléments de toiture et d'étanchéité, est posée et fixée sur la structure de plafond ainsi réalisée en éléments de madriers 6) la surface de plafond est montée au sol et elle est hissée en position avec la structure ; 7) les cloisons sont porteuses, insérées en partie haute dans les rainures des tronçons de madriers, et bloquées en partie basse sur le sol ; 8) le blocage en partie basse des cloisons est réalisé au moyen de deux lisses biseautées superposées ; 9) toutes les menuiseries, y compris les menuiseries extérieures sont portées parles cloisons, sur lesquelles sont fixés à cet effet, les dormants appropriés ;; 10) les parois extérieures sont fixées en partie haute aux ex trémités des tirants métalliques assurant la mise sous tension des éléments de madriers.formant la structure- du plafond ; 11) les parois extérieures sont constituées par des panneaux préfabriqu-és de hauteur d'étage ; 12) les parois extérieures selon t1) sont fixées-en~partie basse sur la dalle de sol par des chevilles verticales avec interposition d'un joint entre panneau et sol ; 13) les panneaux extérieurs sont réalisés en matériau sandwich dont l'âme est un matériau isolant rigide ; 14) les panneaux de paroi extérieure sont préfabriqués en béton et les c-hevilles de fixation basse sont en acier scellé ;; 15) le montage de la structure de plafond est opéré sur un mannequin qui sert ensuite au levage de ladite structure 16) le mannequin selon 151 est constitué par une série de barres parallèles de même équidistance que celle des tronçons de madriers, et pourvues, -à l'emplacement des noeuds de pattes latérales de support pour des tronçons de madriers perpendiculaires, ainsi que d'étriers pour la-mise en place des tirants, certaines au moins de ces barres étant associées à des moyens de levage. 17) les barres reposent sur le sol par lsintermédiaire de moyens de réglage de leunhauteur et de leur horizontalité. tB) des barres transversales sont associées aux barres parallèles pour an régler ltécart et ltéquerrage. 19) les barres parallèles sont réalisées sous forme de poutres gerbables de section triangulaire. 20) une fois assemblée au sol, la structure de plafond est hissée et maintenue à sa position finale en hauteur et en plan par le moyen d'étais amovibles de hauteur réglable. L'invention est illustrée par les dessins annexés, relatifs à un exemple de réalisation, et sur lesquels La figure 1 est une vue schématique partielle, en plan, d'une structure de plafond selon l'invention La figure 2 est une vue en perspective, partielle, montrant en détail la réalisation d'un noeud de la structure de plafond ; La figure 3 est une vue de détail en perspective montrant les platines d'extrémité auxquelles sont ancrés les tirants de la structure de plafond La figure 4 est une vue en coupe verticale, partielle, d'une construction selon l'invention ; La figure 5 est une vue perspective illustrant le mode de montage et un exemple de réalisation du mannequin de montage. La figure 6 est une vue perspective d'un autre exemple de réalisation du mannequin de montage. La figure 7 illustre la mise en place de la structure de plafond. La figure B illustre an plan la disposition des cloisons, parements et menuiseries. En se reportant à 1 à 3, on voit que la structure de plafond de la construction selon l'invention se compose d'une série de tronçons Ide madriers, tous d'égale longueur, disposés en résille à maille carrée, avec des noeuds 2 faits de blocs parallélipipédiques, l'en- semble étant monté et assemblé sur des tirants métalliques 3 mis sous tension à partir des platines terminales 4. On obtient ainsi une structure de plafond préfabriquée de grande rigidité, pouvant entre réalisée au sol et hissée à hauteur d'étage. Cette structure du fait de sa constitution en caissons de bois peut être laissée apparente dans la construction finie, ce qui confère à cette dernière une qualité supérieure pour un prix de revient inférieur. Au montage les blocs formant noeud seront de préférence encollés avant d t être mis en place et enserrés entre les madriers. Dans l'exemple représenté les tronçons de madriers ont par exemple des dimensions de 840 x 200 x 70 mm. et les blocs standard sont de 150 x 70 x 50 mm., donnant ainsi après assemblage une maille carrés de 900 mm. d'entre-axe, et des caissons laissant un vide de 830 x 830 mm. Mais l'invention peut Entre réalisée de façons différentes. Par exemple les blocs peuvent être de section carrée égale à l'épaisseur des madriers ou meme supérieure et leur hauteur peut être égale à celle des madriers. Bien entendu les dimensions citées ne sont données qu'à titre d'exemple, dépourvu de caractère limitatif. Sur les rives de la structure de plafond les blocs 2 reçoivent des sections- propres à mettre leurs parements extérieurs au mSme nu que las tronçons de madriers. Les tronçons de madrier 1 sont munis sur leurs faces supérieure et inférieure de gorges longitudinales 13 pour le passage des tirants métalliques 3. Ces gorges ont une profondeur au moins égale à deux fois l'épaisseur d'un tirant pour permettre la superposition des tirants long-itudinaux et transversaux. Elles permet- tant également le passage de câbles électriques. En outre, les faces inférieures des tronçons de madriers 1 sont munies de rainures 10 de la largeur des cloisons pour permettre l'insertion de celles-ci par leurs parties hautes. Dans les zones où il n'y a pas de cloison les rainures 10 seront masqués par des languettes. La figure 3 représente un mode de réalisation d'une platine terminale 4 de mise sous tension des extrémités des tirants 3. Ces platines sont d'une largeur supérieure à l'épaisseur des madriers 1A et prennent appui sur les madriers latéraux 1B et 1C sur lesquels elles sont fixées par les vis 7. Un ressort à lame 5 est interposé entre l'écrou 6 et la platine 4 pour assurer une tension constante malgré les variations de longueur relative entre tirants et madriers dues aux variations de température ou aux variations dimensionnelles du bois. La petite 8, solidaire de la platine 4, est destinée à la fixation des éléments de parois extérieures comme il sera exposé plus loin Aux angles du bâtiment, on prévoit des platines 14 faisant cornières et portant deux pattes 8 à angle droit (fige 1) Conformément à l'invention, 11 ensemble de structure plafond ainsi solidarisé est hissé par tous moyens de levage appropriés à se hauteur définitive, il est alors immobilisé par des moyens ds retenue appropriés tels que étais provisoires et câbles, et la mise an place des autres éléments de la construction, en particulier de sas éléments porteurs, est effectuée ensuite entre la dalle du solet la structure de plafond ainsi mise en place. De préférence, la structure de plafond est pourvue du plafond proprement dit avant d'être hissée. Le plafond, comme représenté figure 4 pourra Entre constitué d'une sorte de platelage 20 découpé, de sorte que ses joints 21 tombent au droit des mailles de la structure de plafond et surmonté d'une isolation 22, d'une étanchéité 23 (par exemple deux feuilles bitumées séparées par une feuille plastique) et d'une charge de gravier ou l'équivalent. Les rives de toiture 24 sont mises en place au cours de cette opération -et c'est la toiture entière qui se trouve préparée au sol, c'est-à-dire dans les meilleures conditions de travail et de pose, pour être ensuite hissée et positionnée à hauteur définitive. Les éléments porteurs de charge, qui sont mis en place, après positionnaient de ltonsemble plafond, comprennent de préférence non seulement les murs latéraux mais aussi les cloisons 9 formées par des panneau; de hauteur d'étage et de largeur correspondant à la maille du plafond, qui sont insérées en partie haute dans les rainures 10 portées par les faces inférieures des tronçons de madrier 1. A la base les cloisons seront par exemple portées par les coins superposés 11 recouverts par les plinthes 12. Les cloisons 9 seront evantageuseoeent des cloisons pleines par exemple en particules de bois agglomérées. Comme on peut le voir sur la figure 4 les parements extérieurs 25 sont fixés an partie haute sur les pattes 8 des platines 4. Dans l'exemple ces parements sont constitués par des éléments préfabriqués en béton 25 de hauteur d'étage, en forme d'U dont les ailes sont armées et ltâme relativement mince. Sur les ailes 26 sont prévus des trous 27 où s'engageant des boulons de fixation liant les éléments 25 aux pattes 8, de préférence par l'intermé- diaire de rondelles 28 propres à éviter tout déplacement par glissement des éléments 25. Au pied les éléments 25 portent un rebord 29 muni d'un trou vertical 30 dans lequel est coulée une cheville verticale dont l'armature 32 est prise dans la longrine périphérique 33 qui repose sur la fondation 34 de la construction. Un matériau de joint 31 est inséré entre les éléments 25 et la longrine 33. Comme on le voit fig. 8, la largeur des éléments de parement peut être moitié de celle de la maille. Aux angles du bâtiment sont prévus les éléments spéciaux 83 également fixés aux pattes 8 (fig. 3 et 4). A l'emplacement des embrasures l'une des ailes des parements 25 est allongée comme indiqué en 86 fig. 8. Dans exemple représenté le sol de la construction est constitué par une dalle de béton armé 35 reposant sur une plateforme de sable compacté 36, elle-mSwe précédée d'un blocage de cailloux 37. Les réseaux enterrés et les gaines de chauffage peuvent être passés dans la plateforme de sable compacté. D'autres solutions, par exemple, comportant un vide sanitaire, ou des cavas, peuvent être adoptées. En se reportant aux figuras 5 à 8, on voit que la structure de charpente plafond est montée au moyen d'un mannequin dont l'6lé- ment principal est constitué par des barres 50, disposées parallèlement, équidistantes, au même module d'écartement que les éléments de plafond et sur lesquelles on place d'abord les tirants 51, 52 dans les étriers 53 prévus à cet effet à l'emplacement des noeuds les tronçons de madriers 542 55 sont mis en place, les uns sur les barres 50, les autres sur les pattes 56, également prévues à ltem- placement des noeuds, et qui supportent des tronçons de madriers correspondants par leurs extrémités. Les blocs 57, de préférence revêtus de colle sont ensuite enfilés dans les noeuds, les tirants supérieurs mis en place définitivement ou provisoirement (voir plus loin) et tendus.L'ensemble de la structure de charpente-plafond peut alors être hissée en soulevant certaines des barres 50 par des moyens de levage appropriés selon la flèche F. Dans le cas de la figure 5 les barres 50 constituent l'arête supérieure de poutres de section triangulaire qui sont gerbables (en démontant les entretoises amovibles 58). Le réglage de la hauteur et de lthorizontalîté des barres est obtenu par les vérins 59 qui reposent sur la dalle de sol 60 préalablement mise en place sur les longrines 61 ; des barres 62 permettent de régler l'écart et I'équerrage des barres 50e Dans l'exemple de la figure 6 les barres 62 sont placées sous les barres 50 et leur servent d'appui. Ce sont les barres 62 qui portent les moyens de réglage 59.Les barres 50 sont elles mêmes portées per des supports 63 dont certains forment poutres et sont destinés à permettre le levage de l'ensemble de la structure de charpente plafond. Des éléments transversaux 64 assurant le maintien en position des barres 50 pendant l'opération de montage. Dans la figure 6 comme dans la figure 7, le mannequin de montage est formé principalement des barres 50, parallèles et équidistantes, munies aux noeuds des étriers 53 et des pattes support 56. De tels mannequins sont facilement mis en place et démontés et facilement transportables d'un chantier à 11 autre. La structura de charpents-plafond ainsi assemblée au sol et formant un ensemble rigide sous l'action des tirants de mise sous tension, est ensuite hissée et déposée sur des étais amovibles du type de l'étai 70 représenté figure 7. Ces étais sont réglables en hauteur par les vérins 71 ce qui permet de positionner l'ensemble 72 à sa hauteur définitive de même qu'à son emplacement exact, en plan, au-dessus de la dalle 73. Des câbles de retenue peuvent éventuellement être prévus pour contre-carrer toute action du vent Si la triangulation propre aux étais n'y suffit pas. On procède ensuite au montage rapide des cloisons et des parements extérieurs et au démontage des étais. Lorsque les cloisons et les parois sont en place, le plafond constitue à leur égard une dalle de compression et les tirants supérieure deviennent inutiles : ils peuvent éventuellement être démontés. Ltinvontion fournit ainsi une construction préfabriquée dont le plan peut être diversifié à volonté et qui cependant est d'un prix de revient très bas du fait de sa constitution et de son mode de montage, tout en offrant des avantages substantiels de présentation et de confort. On aura noté au cours de la description le fait que la structure de charpente forme plafond apparent en caissons, ce qui donne un bel aspect intérieur aux pièces. Les cloisons pleines sont également un élément de confort et de présentation, par opposition aux cloisons légères qui sont sonores et donnent une impression désagréable de manque de soli dité ; et ces cloisons pleines sont prévues non seulement à la séparation entre pièces mais également au doublage des murs extérieurs. Dans la réalisation décrite, les parements extérieurs sont réalisés en béton préfabriqué avec, entre parements et cloisons, un vide qui augmente le confort. Ces parements extérieurs peuvent être réalisés en un autre matériau, par exemple en bois ou en matière plastique. En particulier, l'invention prévoit l'usage de panneaux réalisés en un sandwich de matière plastique armée avec une âme de mousse isolante rigide. Dans les dessins annexés on n'a pas illustré en détailles menuiseries qui peuvent hêtre de tout type approprié, classique ou non - cela résulte du fait (voir fig. 8) qu'elles sont montées, aussi bien en ce qui concerne les menuiseries intérieures 80 que les menuiseries extérieures 81, sur les cloisons pleines 82 ; la figure 8 illustre ce point - On voit sur cette figure que des parements extérieurs d'embrasures 84 sont prévus ; ces parements diffèrent du parement standard 85 (élément 25 de la fig. 4) par l'extension de l'aile latérale 86 qui vient s'insérer derrière les dormants 87 des menuiseries 80, avec un couvre-joint 88. Un autre avantage de la construction selon l'invention réside dans la simplicité de mise en place des réseaux divers, électricité, plomberie, chauffage. Pour l'électricité, les cheminements se font, en plafond, dans les gorges 13 prévues dans les tronçons de madriers pour le passage des tirants inférieurs de mise sous tension (fig. 1). Les cheminements verticaux se font le long des menuiseries dans les espaces vides 87 (fig 8). Des parcours en plinthe, de type habituel, peuvent également être utilisés - Les parcours de plomberie sont aisément fixés sur les cloisons, celles-ci étant pleines - les arrivées et évacuations pourront être réalisées en réseaux enterrés sous la dalle de plancher. De même pour les gaines ou conduites du chauffage dont le générateur sera logé dans une cellule formée de une ou plusieurs mailles du réseau de structure charpente. Dans les dessins annexés on n1a pas représenté un exemple de plan de construction pour la raison que, sur la base de la résille à maille carrée de la structure charpente, la diversité des possibilités est très grande et que le choix d'un plan relève du programme fixé et du talent de l'architecte s l'invention, par elle-même, n'introduit aucune limitation particulière en dehors du respect nécessaire de la résille de charpente. REVENDICATIONS 1 - Construction préfabriquée caractérisée en ce qu'elle comporte une structure formant charpente et plafond constituée par une résille à maille carrée faite de tronçons de madriers d'égales dimensions, séparés par des blocs de section rectangulaire placés aux noeuds de la résille, ltensemble étant monté et assemblé sur des tirants métalliques mis sous tension. 2 - Construction préfabriquée selon la revendication 1 dans laquelle la structure de charpente et plafond est montée au sol, mise sous tension, elle est ensuite levée à sa hauteur exacte et calée par tout moyen approprié, les autres éléments, en particulier les éléments porteurs (cloisons, murs, poteaux ...) étant mis en place et fixée entre la dalle et la plafond ainsi positionnés au préalable ; 3 - Construction préfabriquée selon la revendication 1 dans laquelle les tronçons de madriers sont munis de gorges longitudi- nales pour le passage de tirants sur l'une au moins de leurs faces inférieure et supérieure ;; 4 - Construction préfabriquée selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3 dans laquelle les extrémités de certains au moins des tirants métalliques enserrant les madriers par l'intermédiaire d'un élément ressort assurant le maintien de la tension des tirants en dépit d'éventuelles variations de dimensions des madriers ; 5 - Construction préfabriquée selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 4 dans laquelle les tronçons de madriers sont munis sur leurs faces inférieures de rainures pour l'insertion des parties hautes des cloisons ;; 6 - Construction préfabriquée selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 3, 4 et 5 dans laquelle la surface de plafond, comprenant éventuellement tous éléments de toiture et d'étanchéité, est posée et fixée sur la structure de plafond ainsi réalisée en éléments de madriers 7 - Construction préfabriquée selon la revendication 6 et la revendication 2 dans laquelle la surface de plafond est montée au sol et elle est hissée en position avec la structure ; 3 - Construction préfabriquée selon la revendication 5 dans laquelle les cloisons sont porteuses, insérées en partie haute dans les rainures des tronçons de madriers, et bloquées en partie basse sur le sol ; 9 - Construction préfabriquée selon la revendication 8 dans laquelle le blocage en partie basse des cloisons est réalisé au moyen de deux lisses biseautées superposées ;; 10 - Construction préfabriquée selon l'une quelconque des revendications 8 et 9 dans laquelle toutes les menuiseries, y compris les menuiseries extérieures sont portées par les cloisons, sur lesquelles sont fixés, à cet effet, les dormants appropriés ; 11 - Construction préfabriquée selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle les parois extérieures sont fixées en partie haute aux extrémités d.s tirants métalliques assurant la mise sous tension des éléments de madriers formant la structure du plafond ;; 12 - Construction préfabriquée selon la revendication 11 dans laquelle les parois extérieures sont constituées par des panneaux préfabriqués de hauteur d'étage 13 - Construction préfabriquée selon la revendication 12 dans laquelle les parois extérieures selon 11) sont fixées en partie basse sur la dalle de sol par des chevilles verticales avec interposition d'un joint entre panneau et sol 14 - Construction préfabriquée selon la revendication 11 dans laquelle les panneaux extérieurs sont réalisés en matériau sandwich dont l'âme est un matériau isolant rigide 15 - Construction préfabriquée selon la revendication t1 dans laquelle les panneaux de paroi extérieure sont préfabriqués en béton et les chevilles de fixation basse sont en acier scellé t 16 - Construction préfabriquée selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 et 7 dans laquelle le montage de la structure de plafond est opéré sur un mannequin qui sert ensuite au levage de ladite structure 17 - Construction préfabriquée selon la revendication 16 dans laquelle le mannequin selon 15 est constitué par une série de barres parallèles de même équidistance que celle des tronçons de madriers, et pourvues, à l'emplacement des noeuds, de pattes latérales de support pour des tronçons de madriers perpendiculaires, ainsi que d'étriers pour la mise en place des tirants, certaines au moins de ces barres étant associées à des moyens de levage. 18 - Construction préfabriquée selon la revendication 17 dans laquelle les barres reposent sur le sol par l'intermédiaire de moyens de réglage de leur hauteur et de leur horizontalité. 19 - Construction préfabriquée selon l'une quelconque des revendications 17 et 18 dans laquelle des barres transversales sont associées aux barres parallèles pour en régler l'écart et l'que rage. 20 - Construction préfabriquée selon l'une quelconque des revendications 17, 18 et 19 dans laquelle las barres parallèles sont réalisées sous forme de poutres gerbables de section triangulaire. 21 - Construction préfabriquée selon l'une quelconque des revendications 1, 27 3, 4 et 7 dans laquelle une fois assemblée au sol la structure de plafond est hissée et maintenue à sa position finale en hauteur et en plan par le moyen dtétais amovibles de hauteur réglable.