Brevet FR2131866A1 — publié le 19721117

La présente invention concerne, d'une fagon générale, l'habitat industrialisé et se rapporte plus particulièrement à un procédé de construction de locaux habitables, tels que maisons individuelles ou immeubles collectifs, au moyen d'éléments fabriqués industriellement puis assemblés sur place. Dans les procédés de ce type actuellement connus, les éléments de base sont conçus, dès le stade de la fabrication en usine, en fonction de l'affectation qui leur est donnée dans la construction définitive. Ceci amène à fabriquer une gamme relativement importante d'éléments de base qui diffèrent les uns des autres par leurs formes et leurs dimensions, qui sont conditionnées par leur destination propre : cuisines, salles de bains, locaux sanitaires, etc. Cette spécialisation des éléments de base oblige à la conservation de stocks importants et réduit considérablement une fabrication en grande série, d'où moindre réduction des prix. Par ailleurs, les procédés actuels de construction obligent à donner aux éléments de base, destinés à être juxtaposés verticalement, une résistance importante aux charges verticales pour leur permettre de résister à l'écrase- ment du au poids des éléments qu'ils supportent. Ceci amène à des éléments de base extremement lourds, difficiles à transporter et à manipuler, ou à une diversification complémentaire en fonction du niveau d'implantation. L'invention vise essentiellement à l'élimination de ces divers inconvénients des procédés actuellement connus. Le procédé selon l'invention è-onsiste à fabriquer un type unique de cellules unitaires juxtaposables, de mêmes dimensions, chacune formant un volume habitable standard, sans affectation spécifique, à associer à certaines au moins de ces cellules, lors de l'assemblage, des unités de circulation de fluides, par exemple eau d'alimentation, eaux usées, air, ventilation, etc..., à équiper certaines au moins de ces cellules associées aux dites unités de circulation de fluides, d'installations telles que blocs-cuisines, appareils de douche ou de bain, appareils sanitaires, etc ..., à habiller les cellules d'éléments de plancher et de plafond ainsi que de panneaux de façades et de cloisons internes, selon leur emplacement dans le bâtiment et l'affectation domestique spécifique qui leur est donnée. Le procédé, selon l'invention vise donc à la réalisation en usine d'une cellule - "volume habitable" - absolument standard, sans spécialisation, quelle que soit leur situation dans un groupement horizontal ou vertical (rez-de-chaussée ou étage) et quelle que soit son utilisation dans un logement quelconque (séjour, chambres ou bains ...). Ces cellules, rigoureusement identiques au niveau de la fabrication, ne trouvent une affectation qu'au moment de la mise en place des équipements et cloisonnements intérieurs, en particulier à la mise en place, à ltentour de la "gaine technique", de l'équipement technique du logement (cuisine, bains, W.C., etc ...). De cette affectation, il peut encore découler l'application des derniers revêtements différenciés (moquettes, sols plastiques, plafonds etc ...). I1 résulte de ces particularités une possibilité de très grande série entrainant une réduction considérable des stocks et des prix. Conformément au procédé selon l'invention, on juxtapose un certain nombre de cellules selon une répartition horizontale et verticale, les cellules munies des dites installations étant distribuées autour des unités précitées. Selon une autre caractéristique du procédé suivant l'invention on utilise,pour le soutènement des cellules, en particulier pour leur juxtaposition verticale, des poteaux supportant chaque cellule et mis en place au fur et à mesure de la construction de l'immeuble. Toujours selon le procédé suivant l'invention l'ensemble des cellules réparties en couches superposées et reposant sur les poteaux précités, prend appui sur des corps de bâtiments autonomes, formant éléments rigides de contreventement et utilisables pour la circulation verticale. Selon le procédé, et pour conserver cette polyvalence totale citée plus haut, les cellules, en juxtaposition verticale ne sont pas porteuses. La juxtaposition des "couches horizontales" autostables est toutefois permise par l'adjonction de poteaux - mis en place au fur et à mesure de l'avance de la construction -, ceux-ci supportant la totalité des charges verticales. Afin que ces charges ne soient que verticales, ces ensembles couches horizontales et poteaux - prennent appui sur des structures autonomes rigides assurant leur contreventement. Ces structures assurent également "les circulations verticales" de distribution des logements (escaliers, ascenseurs, vide-ordures, distribution électrique, etc ...) Dans ces conditions, et sous réserve que ces structures soient calculées et fondées en conséquence, le nombre de niveaux n'est théoriquement pas limité. L'invention permet donc la réalisation de locaux habitables par juxtaposition de cellules unitaires identiques. Ces cellules sont constituées par assemblage de coques sandwich autoportantes et rigides horizontales et verticales (planchers, plafonds, liaisons plancher-plafond), à structures multidirectionnelles, légères, en tôle mince (acier et aluminium) emboutie ou pliée, remplies par injection de mousses de polyuréthane ou phénoliques autocollantes. L'invention vise également des éléments de construction de locaux habités conformément au procédé précité. Ces éléments comportent des cellules unitaires juxtaposables identiques les unes aux autres, constituées par assemblage de coques autoportantes rigides, les unes formant les structures horizontales de plancher et de plafond, les autres les structures verticales de liaison plancher-plafond. La description qui suit de quelques modes préférentiels de réalisation de l'invention, qui sont donnés uniquement à titre d'exemples, sans caractère limitatif, permettra d'en mieux comprendre la portée et d'en apprécier les avantages. Cette description se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente en vue axonométrique, une cellule unitaire selon l'invention et montre également l'un des panneaux de fagade de ladite cellule et l'un des poteaux destiné à la supporter; - la figure 2 est une section partielle selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une section partielle selon la ligne III-III de la figure 1; - la figure 4 représente, en coupe transversale, une structure verticale de liaison plancher-plafond, ainsi que le -oteau de soutènement sur lequel elle repose;; - la figure 5 représente, en vue axonométrique, une gamine de circulation de fluides, ainsi que les structures de plafond et de plancher d'une cellule prévue pour être associée à ladite gamine; - la figure 6 est une vue en élévation d'une gaine de circulation de fluides; - les figures 6 a, 6 b et 6 c sont des sections transversales, à des niveaux différents, de la gaine de la figure 6; - la figure 7 représente le groupement des installations techniques autour de la gaine de circulation de fluides; - la figure S représente le plan d'un logement formé de quatre cellules; - la figure 9 représente, en élévation verticale, un type d'habitat unifamilial; - la figure 10 représente schématiquement la construction d'un immeuble à plusieurs étages par juxtaposition et superposition de cellules; ; - la figure 11 représente schématiquement le principe de contreventement des cellules. La figure 1 représente un mode de réalisation d'une cellule selon l'invention, désignée d'une façon générale par 1, qui présente la forme d'un parallélépipède de base carrée. La cellule 1 comporte une structure de plafond 2 formée de deux coques autoportantes 2 a et 2 b ayant chacune la forme d'un triangle isocèle rectangle et assemblées par leurs hypoténuses 3 a et 3 . Des câbles de précontrainte 4 disposés diagonalement assurent le raidissement et le raccordement des coques. La cellule 1 comporte également une structure de plancher 5 identique à la structure de plafond 2 et formée, comme elle, de deux coques 5 a et 5 b, en forme de triangles isocèles rectangles, assemblés le long de leurs hypoténuses 6 a et 6 b. Des câbles de précontrainte 7, disposés diagonalement, assurent le raidissement et le raccordement des coques 5 a et 5 b. Sur cette structure 5 sont posés des éléments de plancher 8. La cellule 1 comporte en outre trois eoques verticales identiques 9 a, 9 b, 9 c, de liaison plancher-plafond.Les coques verticales telles que 9 a et 9 c qui se trouvent sur les diagonales des structures de plafond et de plancher définies par les hypoténuses 3 a, 3 b et 6 a, 6 b, sont munies, à leur partie inférieure, d'ergots 10 permettant l'ancrage de la cellule sur les poteaux de soutènement, tels que 30, qui sont destinés à la supporter, comme il sera expliqué ci-après. On a représenté en outre à la figure 1 un panneau de façade 11 destiné à être appliqué sur l'une des faces de la cellule 1. Une telle cellule constitue un volume habitable pouvant avoir une affectation quelconque et un emplacement quelconque dans la construction déf i- nitive. Une telle cellule sur plan carré peut avoir avantageusement un côté de 3 m 80 et une hauteur sous plafond de 2 m 65, soit une surface au sol de 14,4 m2 et un volume de 45 m3 environ. Les coques autoportantes formant les structures de plafond et de plancher ainsi que les structures verticales de liaison plancher-plafond sont constituées par des tôles embouties, les unes, relativement épaisses (12 à 15 dixièmes de millimètre), formant l'ossature, les autres, relativement minces (4 à 6 dixièmes de millimètre), formant les revêtements intérieur et extérieur, les espaces entre ces tôles étant remplis d'un matériau isolant. En se référant à la figure 2, on voit que la coque 2 b de la cellule 1 comporte essentiellement une ossature rigide 13 munie des câbles de précontrainte 4 et des revêtements extérieur et intérieur 14 et 15 respectivement, l'espace entre ces revêtements étant rempli d'une mousse autocollante de polyuréthane 16 assurant l'isolation termique. L'épaisseur de cette couche de polyuréthane peut être de l'ordre de 8 cm environ. Le polyuréthane peut être introduit par injection entre les revêtements 14 et 15. L'étanchéité entre les plaques formant le revêtement externe est assurée par un joint d'étanchéité 17 prévu à la jonction entre les dites plaques et l'ossature rigide 13. Cette dernière est munie à sa partie inférieure d'un profilé 18 destiné à recevoir une cloison de séparation. La figure 3 montre de même la configuration et la structure de plancher 5 b de la cellule 1. Elle comporte également une ossature rigide 19 munie des câbles de précontrainte 7 et des revêtements extérieur et intérieur 21 et 22 respectivement, l'espace entre ces revêtements étant rempli d'une mousse autocollante de polyuréthane 23. Un joint d'étanchéité 24 est prévu à la jonction entre les tôles formant le revêtement externe. L'ossature rigide 19 supporte, par l'intermédiaire d'une cale de coupure thermique 25, les éléments de plancher 8, La figure 4 représente la coupe d'une structure verticale de liaison plancher-plafond 9 a qui comporte également une ossature rigide 26 et qui est remplie intérieurement de mousse autocollante 27.Cette structure verticale est munie en outré, intérieurement, de conduits de descente d'eaux pluviales 28. Des boulons 29 servent à la fixation des coques de plafond et de plancher. Chaque cellule est entièrement fabriquée en usine et peut donc entre utilisée directement pour la construction, l'habitat étant constitué par la justaposition de plusieurs de ces cellules raccordées entre elles, au niveau du plafond et du plancher, au moyen de boulons tels que les boulons 29 représentés à la figure 4. Le supportage de la cellule par les poteaux de soutènement 30 est assuré par les deux structures verticales 9 a et 9 c qui se trouvent aux deux extrémités de la diagonale de jonction des coques de plafond 2 a et 2 b et des coques de plancher 5 a et 5 b. Le poteau 30 qui est constitué par un tube creux comporte, à sa partie supérieure, une plate-forme ou assise 31 pour le supportage des structures de liaison verticales, cette plate-forme étant munie d'ori fices 32 dans lesquels viennent s'insérer les ergots 10 prévus à la partie inférieure des dites structures verticales. Chaque poteau de soutènement peut ainsi supporter quatre cellules. Les poteaux 30 sont prévus pour être emboîtés les uns sur les autres au fur et à mesure de la superposition des cellules, de sorte que ce sont eux qui supportent les charges verticales. On a représenté à la figure 5 une gaine autoportante de circulation de fluides, de forme générale cylindrique, désignée d'une façon générale par 40. Cette gaine 40 qui est destinée à être insérée à la jonction entre quatre cellules 1 est formée de quatre parties indépendantes et identiques, ou secteurs, 41, chacune de ces parties étant associée à l'une des quatre cellules. Les cellules qui sont destinées à être associées à une gaine de circulation de fluides sont munies de coques de plancher et de plafond 2'b et 5'b qui remplacent les coques correspondantes 2 b et 5 b représentées à la figure 1, ces coques 2'b et 5'b étant munies d'échancrures 12 pour le passage de la gaine. La fixation de ces coques 2'b et 5'b à la gaine est réalisée au moyen d'éléments de collier 42. En se référant aux figures 6, 6 a, 6 b et 6 c on voit que la gaine de circulation de fluides 40 est munie intérieurement de conduits d'aération 43 communiquant, par des bouches 43 a, avec l'intérieur des cellules associées (figure 6 a), ces conduits débouchant dans l'atmosphère à la partie supérieure de la gaine, de canalisation d'adduction d'eau 44 pour distribuer l'eau, par des canalisations de dérivations auxiliaires 44 a, aux installations sanitaires et cuisines prévues dans les différentes cellules (figure 6 b) et de canalisations d'eaux usées 45 dans lesquelles débouchent des canalisations auxiliaires, d'évacuation 45 a raccordées aux dites installations sanitaires ou cuisines (figure 6 c). La figure 7 montre la répartition de diverses installations autour d'une gaine 40, ces installations étant constituées, dans le cas représenté, par une installation sanitaire 50, une salle-de-bain 51, une salle d'eau 52, une cuisine 53. Ces installations sont munies d'un sol étanche raccordé sur un des écoulements d'eaux usées. D'autres canalisations telles que des canalisations d'alimentatio en gaz peuvent être également prévues. La distribution du courant électrique peut entre réalisée au mon rl circuits tels que 54 (voir la figure 3) logés à l'intérieur des coques. L-- fiches (non représentées) permettent de relier les différents circuits entre cellules mises bout à bout lors du montage. L'invention permet donc, contrairement aux procédés de préfabrication actuellement connus, une industrialisation totale en usine avec suppression complète de toute intervention de second oeuvre sur place. I1 est même possible de prévoir la livraison de logements complets totalement équipés pouvant entre livrés par des hélicoptères de type normal, le poids de tels log(- ment s pouvant être de 6 à 7 tonnes. Le fait de réaliser la construction à Da',- tir d'un petit nombre d'éléments assemblables permet pourtant d'obtenir tous les types de logements et de s'adapter à toutes les formes d'urbanisme. De plus les cellules peuvent être facilement démontées, ce qui permet la eonstrueti d'unités d'habitations temporaires. L'invention permet par ailleurs, - et sans modification de fabrication - les poteaux porteurs cités plus haut n'étant placés qu'en extrémités de la diagonale du carré de 3 m 80, la réalisation de surfaces libres de toute structure verticale au centre de 5 m 30 de côté (diagonale du carré) et de 7 m 60 de côté (4 cellules de base contigus). C'est ainsi que la fabrication de seulement 6 éléments de base est nécessaire pour la réalisation de n'importe quel type de logement (individuel ou collectif, horizontal ou vertical, grand ou petit, de forme libre, etc ...) et compte tenu des dimensions citées ci-dessus, à savoir 1 structure plancher 1 structure plafond leur variante pour raccord sur gaîne technique 1 coque verticale 1 poteau porteur pour superposition des cellules 1 gaîne technique 1 élément de façades et des variantes. On a représenté à la figure 8 le plan d'un logement constitué par quatre cellules 1 juxtaposables selon un carré et distribuées autour de la gaine de circulation de fluides 40. Cette solution, qui constitue le logement minimal, donne une surface de 57 m2 habitables environ. La figure 9 est une vue en élévation d'un logement dont certaines des cellules sont prévues pour reposer sur le sol par l'intermédiaire de socles ou analogues 56, l'une des cellules reposant sur des poteaux de soutènement 30, de sorte que la surface au-dessous de cette cellule est utilisable comme parking. La figure 10 montre schématiquement la construction d'un immeuble à plusieurs étages formé de plusieurs couches de cellules superposées. Les cellules des couches supérieures reposent dans ce cas sur des poteaux de soutènement 30. Le contreventement de la structure de cellule est assuré par des corps de bâtiments autonomes tels que 60 et 61, sur lesquels ledit ensemble de cellules prend appui, ces corps de bâtiments constituant des circulations verticales, escaliers, ascenseurs, etc La figure 11 représente schématiquement en perspective le principe du contreventement de l'ensemble des cellules, dont l'emplacement est matérialisé par les poteaux de soutènement 30 qui les supportent, par les corps de bâtiments 60 et 61. De nombreuses modifications pourraient être apportées aux modes de réalisation décrits, en constituant des équivalents techniques, sans s'écarter du domaine de l'invention. REVEND ICAT IONS 1) Locaux habitables, tels que maisons individuelles ou immeubles collectifs, constitués d'éléments identiques fabriqués industriellement puis assemblés sur place, des unités de circulation de fluides, par exemple eaux d'alimentation, eaux usées, air, ventilation, etc., étant associées à au moins certains de ces éléments, les éléments précités étant ensuite habillés et équipés en fonction de l'utilisation qui leur est affectée, caractérisés par le fait que chaque élément présente en section la forme d'un triangle rectangle isocèle et comporte une coque horizontale de plafond et une coque horizontale de plancher reliées par l'intermédiaire d'au moins un montant vertical disposé à l'une des extrémités de l'hypoténuse du triangle rectangle, le soutènement des éléments étant réalisé par des poteaux de soutènement coopérant avec les montants précités. 2) Locaux selon la revendication 1, caractérisés par le fait que les unités de circulation de fluides sont disposées dans des montants verticaux précités. 3) Locaux selon la revendication 1, caractérisés par le fait que l'en semble des éléments précités prend appui sur des corps de bâtiments autonomes formant éléments rigides de contreventement et utilisables pour la circulation verticale. 4) Locaux selon la revendication 1, caractérisés par le fait que les coques de plafond et de plancher et les montants verticaux précités sont consti tués par des coques autoportantes rigides. 5) Locaux selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les coques de plafond et de plancher sont constituées par des tôles embouties formant une ossature nervurée munie de parois de revêtement interne et externe et remplie intérieurement d'un isolant thermique tel que des mousses autocollantes de polyuréthane. 6) Locaux selon la revendication 4, caractérisés en ce que les coques de plancher et de plafond précitées sont munies de câbles de précontrainte disposés diagonalement et assurant le raidissement et le raccordement de deux coques accollées. 7) Locaux selon la revendication 6, caractérisés en ce que des conduits de descente des eaux pluviales sont prévus dans les coques verticales précitées. 8) Locaux selon la revendication 2, caractérisés en ce que les unités de circulation de fluides sont constituées par des gaines autoportantes de forme générale cylindrique munies intérieurement de canalisations d'adduction d'eau, de canalisations d'évacuation d'eaux usées, de conduites d'aération etc., cha que gaine étant formée par assemblage de quatre secteurs identiques chacun associé à une cellule. 9) Locaux selon laIevendication 1, caractérisés en ce que les poteaux de soutènement sont constitués par des tubes superposables munis, à leur partie supérieure, d'une plate-forme circulaire formant surface d'appui. 10) Locaux selon la revendication 9, caractérisés en ce que la coque de plancher est munie d'ergots prévus pour pénétrer dans des orifices correspondants de la plate-forme circulaire des poteaux,