Brevet FR2139124A1 — publié le 19730105

La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'édifier des bâtiments ou constructions et au moyen desquels les différents planchers sont assemblés au niveau du terrain et sont soulevés, par des piliers poussés hydrauliquement vers le haut, à partir de puits creusés sous le niveau du terrain. Le procédé de levage de planchers a déà été appliqué auparavant dans l'industrie de la construction. C'est l'ingénieur hongrois Béla Samsondi Kiss qui a le premier développé le procédé de levage en un procédé de construction applicable dans la pratique. Le procédé de construction inventé par lui et éprouvé est devenu connu avant tout aux Etats-Unis sous le nom de "lift-slab". Suivant ce procédé, les planchers bétonnés les uns au-dessus des autres au niveau du terrain sont soulevés à l'aide de mécanismes de levage hydrauliques que l'on monte sur les piliers placés verticalement. En I959, il fut procédé en Union Soviétique à des essais pour développer le procédé de levage de planchers. Â Leninglad, des bttiments à quatre étages furent édifiés par le procédé de levage d'étages en soulevant des étages complets préalahlement assemblés au niveau du terrain. Ce procédé a été développé de façon à pouvoir utiliser le processus de levage au-dessous du niveau du terrain, ce qui a permis de réaliser des bâtiments de cinq à douze étages.Pour effectuer le levage, on se servait de mécanismes de levage hydrauliques montés sur les fondations définitives des piliers de la construction, auquel cas il fallait construire une cave dite d'installation En 1964, une maison d'habitation à un étage fut construite en Ângleterre par un procédé analogue appelé procédé " aekblock". Les piliers portante furent réalisés, lors de l'opération de levage (les mécanismes de levage étant actionnés alternativement dans le cas d'une faible hauteur de levage), à partir de profilés en béton massif préfabriqués (3 600). l'utilisation de ces méthodes de construction antérieures sur une grande échelle se heurtait à de nombreuses difficultés liées à leur technologie et qui, dans la plupart des cas, influaient de manière défavorable sur la rentabilité. Les inconvénients des procédés cités sont les suivants : - les dimensions des piliers sont, dans la plupart des cas, nécessairement excessives en raison du risque de flambage - le soulèvement d'éléments additionnels formant piliers à de fortes hauteurs est laborieux et dangereux - le changement de cycle est compliqué et nécessite beaucoup de temps - des mécanismes de levage d'une capacité relativement faible peuvent seulement être montés sur les piliers - les piliers dressés verticalement à l'air libre doivent être protégés contre le risque de basculement dans la phase in- tiale - le procédé n'offre aucune solution pour le cas de conditions de fondation défavorables - la réalisation d'étages en grand nombre (édification de bttiments à étages multiples) est impossible - il faut construire une cave d'installation - si le sol portant se trouve à un niveau bas, des solutions spéciales doivent être apportées à l'établissement des fondations; - on ne peut utiliser que de faibles hauteurs de levage - la continuité du processus de levage ne peut pas étre as sucée - le soutènement des piliers portants lors de l'opération de levage constitue une phase de travail compliquée composée de nombreuses phases partielles - le rythme des travaux de construction se trouve ralenti - le procédé est d'un caractère tel qu'aucune de ses variantes ne permet de réduire les sollicitations provoquées par des tremblements de terre. La présente invention permet d'éviter les inconvénients cités. Suivant le procédé de l'invention, les bâtiments sont exécutés, en assemblant et/ou bétonnant les différents planchers au niveau du terrain et en les soulevant à l'aide de mécanismes de levage hydrauliques de telle sorte que, après fixation des planchers des différents étages sur les piliers verticaux du bâtiment, ces derniers sont soulevés, avantageusement étage par étage, à partir de puits creusés au-dessous du niveau du terrain et présentant un diamètre de 0,5 à 5 m, de préférence 1 à 3 m, puis, après ixa- tion provisoire, le puits est transformé en fondation et, enfin, l'extrémité inférieure du pilier est fixée en liaison rigide ou avec interposition d'un fluide hydraulique communiquant avec un réservoir d'air amortissant les oscillations ainsi que d'un pis ton. Le procédé de construction suivant l'invention consiste es eentiellement à réaliser, au niveau de l'implantation du pilier ou des piliers du bâtiment, un puits foré,-ou un puits creusé d'uns autre façon d'un diamètre important ou plusieurs de ces puits. Après mise en place des gaines de protection, les puits sont utilisés en tant que cylindres de levage hydrauliques en se servant des pistons installés dans les gaines de protection pour soulever les piliers du batiment et les planchers assemblés au niveau du terrain. Le soulèvement de la construction à la hauteur prévue s'effectue étage par étage ou en continu. Dans le cas de bâtiments en pointe ou à faible section horizontale, les piliers peuvent être placés sur toute leur hauteur à partir du niveau du terrain dans le puits préparé. Dans le cas de bsstieents à plusieurs étages comprenant plusieurs piliers, on peut procéder de façon que le levage s'effectue pas à pas au moyen du piston se trouvant dans le puits, la hauteur de levage correspondant chaque fois à la hauteur d'un étage et les piliers étant soulevés étage par étage. Lorsque la construction a été soulevée dans la position prévue, les puits peuvent être utilisés en tant que fondations pour les piliers. Dans des zones exposées à des risques de tremblement de terre, le danger de perturbations provoquées par un tremblement de terre peut titre réduit en laissant le fluide hydraulique entièrement ou partiellement dans le puits et en interposant un réservoir d'air amortissant les oscillations. La présente invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'exemples de réalisation illustrés aux dessins annexés. La fig. î est une coupe d'un élément de construction soulevé en continu à partir d'un puits foré profond. La fig. 2 représente en coupe un élément de construction soulevé pas à pas à partir d'un puits de faible profondeur, la fonction du cylindre de travail étant assumée par la gaine de protection. La fig. 9 représente un ensemble analogue à celui de la fig. 2 mais utilisant un cylindre de travail indépendant de la gaine de protection. La fig. 4 représente un ensemble de construction analogue à celui de la fig. 2,mais présentant des cylindres de travail ou- verts vers le bas. La fig. 5 représente le soulèvement pas à pas de la structure portante d'un båtíment à plusieurs étages à partir d'un puits foré profond ainsi que les puits auxiliaires situés au voisinage du puits foré et servant au soulèvement. La fig. 6 représente la transformation des puits en fondations, après soulèvement de la construction. La fig. 7 représente une variante analogue à celle de la fig. 6 mais comportant un dispositif pour amortir les oscillations. Les phases les plus importantes du procédé de l'invention pour monter des batiments sont les suivantes. Le déplacement des éléments du bâtiment (de la construction) peut s'effectuer en continu ou périodiquement dans le temps. Pour permettre le soulèvement continu, il faut creuser, au niveau de l'emplacement des piliers 1 ou des appareils porteurs "montants" du bttiment ou de la construction, des puits 2 (fosses, trous forés) amont a hauteur correspond R celle du bâtiment, puis l'ensemble du pilier est monté dans ce puits (dans le cas de constructions en béton armé à l'aide d'un coffrage glissant) ; dans ce cas, les puits doivent être creusés à une profondeur égale à la hauteur totale du pilier. Pour le soulèvement périodique, on réalise des puits plus petits, auquel cas la construction est soulevée étage par étage. Si le déplacement s'effectue au moyen de pattes de préhension 3, le puits prévu pour l'élément portant vertical est creusé à une profondeur égale à la longueur totale du pilier et le puits sert, lors de l'opération de levage, à recevoir le pilier et, après cette opération, à l'état bétonné, éventuellement de fondation profonde pour le pilier. Dans ce cas, les puits de levage hydrauliques 4 servant au déplacement sont réalisés au voisinage des puits dont la profondeur correspond a la hauteur des piliers. Après le creusement, les puits doivent être munis de gaines de protection 6 qui sont fixées au fond des puits dans des tampons de ciment ; ensuite, l'espace creux annulaire 7 entre la roche et la gaine de protection est rempli de lait de ciment obtenu à partir d'un ciment de haute résistance (poids spécifique : 1,8) et éventuellement armé.La partie des puits située au-dessus du niveau du terrain peut, conformément aux conditions technologiques imposées, Entre réalisée sous forme de "cave" (lorsqu'il s'agit de tubulures réutilisabl s) ou être réalisée pour wecei ~ > a charge produite à l'état fina Après cette préparation des puits, les pistons e levage 8 doivent etre montés s'il 8'agit ce placer les piliers du bâtiment entièrement dans les puits.Lorsque, par contre, 11 opération de levage et la mise en place des pilIers doivent s'effectuer par intervalles, les pistons de levage et, éventuellement, le cylindre de travail hydraulique 9 doivent être placés dans les gaines de protection. Ensuite, les pompes hydrauliques IO et le conduit de refoulement II, ainsi que les instruments contrôlant et régulant la régularité de l'opération de levage sont installés. Pour éviter le risque de glissement, on prévoit une liaison positive à l'autoblocage. Le réglage du terrain doit être effectué en forction du caractère de la construction. Dans le cas de constructions coffrées ou d'autres structures à surfaces portantes, le profil du terrain doit être réalisé de façon que le niveau du terrain constitue le profil négatif du dessous de la construction coffrée, auquel cas le sol tassé par damage et recouvert d'une feuille remplace le coffrage. Si les puits doivent recevoir les piliers dans toute leur hauteur, ces piliers verticaux doivent être descendus pas à pas et être incorporés ou bétonnés en continu, des bagues de guidage 12 muniee de galets étant disposées à des distances appropriées en profondeur pour éviter le risque de flambage. Sur le terrain ainsi préparé, la superstructure 13 (plancher, construction coffrée, réservoir d'eau etc.) est mise en place ou assemblée. Dans le cas de bâtiments à plusieurs étages, les planchers 14 des différents étages peuvent, en principe, être montés au préalable les uns au-dessus des autres. Si le bâtiment doit être réalisé en soulevant les étage préalablement montés à l'état fini, l'opération de levage s'effectue périodiquement (par intervalles). Le plancher préalablement monté (ou une autre superstructure) est relié rigidement aux piliers et, à l'aide de pistons montés dans les puits, on commence à soulever la superstructure au moyen de l'énergie du liquide se trouvant dans le dispositif hydraulique. L'opération de levage est déclenchée par la pression hydrau- lique exercée sur les pistons de 1 à 3 m de diamètre (ou plus) . l'énergie de refoulement du dispositif hydraulique est fournie par les pompes IO se trouvent à côté des puits. En tant que fluide de refoulement du dispositif hydraulique, on peut utiliser, en fonction de la pression souhaitée, de l'huile, de la boue ou un autre liquide approprié. Lorsque les éléments de construction ont été amenés dans leur position définitive, les cylindres et pistons hydrauliques peuvent être transformés et utilisés pour amortir les sollicitations séismiques. Dans des zones où il n'existe pas de danger de tremblement de terre, les puits sont transformés en fondations définitives du b!- > , timent en les remplissant avec du béton I5 ou en permettant à la charge d'être transmise à l1anneau de ciment entourant la gaine de protection du puits. Dans des zones exposées à des risques de tremblement de terre, le fluide de refoulement du dispositif hydraulique reste dans le puits ou dans le cylindre de travail et le conduit de refoulement du dispositif hydraulique est branché sur un réservoir d'air I6 qui, en cas de tremblement de terre, amortit les oscillations du liquide en constituant ainsi un dispositif hydraulique I7 amortissant les oscillations.Le niveau d'air désiré chaque fois dans le réservoir d'air peut être réglé automatiquement. Dans une variante du cylindre de travail hydraulique servant au levage pas à pas, le cylindre de travail I8 est ouvert vers le bas et est relié en haut à la taine de protection au moyen de la garniture d'étanchéité I9. Dans ce cas, seule la face interne du cylindre de travail relativement court doit faire l'objet d'un travail de finition pour assurer un mouvement sans frottement du piston. le procédé suivant l'invention permet d'obtenir les avantages suivants : - encombrement réduit pour le chantier et le transport de matériaux dans des zones à forte densité d'habitation, perturbation minimale de la vie urbaine en cas de réalisation de bâtiments élevés et de forte étendue - rythme accéléré des travaux de construction et de montage et, par conséquent, de bonnes possibilités d'utilisation d'éléments préfabriqués, la précision dimensionnelle ne devant pas satisfaire des conditions plus rigoureuses que dans les méthodes de construction traditionnelles - les problèmes de fondation trouvent une solution satisfai sante même dans le B conditions les plus défavorables en ce qui concerne le sous-sol - les constructions formant couverture de bâtiments de forte étendue (hangars, halls etc.) peuvent être réalisées et assemblées de manière eimple au niveau du terrain, les dépenses en matière de travaux d'échafaudage et de coffrage étant réduites à un minimum - par rapport aux procédés de levage antérieurs utilisant des moyens hydrauliques ou effectués d'une manière analogue, on peut obtenir une vitesse de levage élevée et, pour des charges presque illimitées, une forte "hauteur de levage" - le procédé ne nécessite par un équipement technique plus important que celui des méthodes de construction usuelles d'un degré de mécanisation moyen - les travaux de construction et de montage peuvent être effectués indépendamment des conditions atmosphériques ;; - dans des zones exposées à des risques de tremblement de terre, l'amortissement des forces séismiques sollicitant les constructions peut être assuré sans frais supplémentaires notables - l'utilisation sur une grande échelle de la technologie de forage de puits en tant que base d'exécution du procédé offre la possibilité de creuser tes puits d'une manière mécanisée ; - étant donné que l'axe du puits n'a pas besoin d'être vertical mais peut être choisi à volonté, des ouvrages importants (par exemple, des ponts enjambant des vallées) peuvent être déplacés ou érigés sans échafaudages dans des directions quelconques dans l'espace ; - des bâtiments en pointe ou à faible section horizontale (chateaux d'eau, tours d'antenne etc.) peuvent être réalisés d'une manière très simple ; ; - le procédé de l'invention permet, par rapport aux procédés antérieurs, également de réaliser plus rapidement des constructions édifiées suivant la méthode de construction légère ou celle utilisant des éléments préfabriqués. REVENDICATIONS. 1 - Procédé pour réaliser des bâtiments ou constructions en assemblant et/ou bétonnant les différents planchers ou des étages complets au niveau du terrain et en les soulevant au moyen d'un dispositif hydraulique, caractérisé en ce que, après fixation des planchers d'étage ou de l'étage complet sur les structures portantes verticales du bâtiment, ces dernières sont soulevées, avantageusement étage par étage, à partir de puits creusés sous le niveau du terrain et présentant un diamètre de 0,5 à 5 m, de pré férence de 7 à 3 m, en ce que, après fixation provisoire, le puits est transformé en fondation et en ce que, engin, la structure portante est fixée en liaison rigide ou avec interposition d'un fluide hydraulique qui communique avec un réservoir d'air amortissant les oscillations ainsi que d'un piston. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une gaine de protection-est introduite, en tant que cylindre de travail dans le puits creusé, en ce que l'espace creux entre le côté extérieur de la gaine et le sol est rempli d'un fluide capable de subir une prise en masse et en ce que le piston de levage relié à la structure portante à soulever est monté dans la gaine de protection réalisée sous forme de cylindre de travail. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une gaine de protection est introduite dans le puits creusé, en ce que l'espace creux entre les côtés extérieurs de la gaine et le sol est rempli d'un fluide capable de subir une prise en masse et en ce qu'un cylindre de travail hydraulique est installé dans la gaine de protection. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, lors des intervalles d'arrêt du processus de levage ou avant le début de celui-ci, au moins un étage monté à 1'é- tat fini ou une construction complète est fixé, au niveau du terrain, sur les structures portantes à soulever. 5 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant liu- ne des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il se trouve dans la gaine de protection 6 du puits 2 ou dans le cylindre de travail hydraulique 9 placé dans cette gaine, un piston de levage hydraulique 8 qui est relié aux structures portantes verticales du bâtiment. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le cylindre de travail I8 ouvert vers le bas est raccordé à à g@ins @@ pr@tection @oyen@@ @@@ @@@@@ @ure @ @@@@@@eité 19. 7 - D@upositif su @@ @ un@ @@@ @@@@@ @@@ ation@ @ et 6, cacast@rise @n @e qu'i@ @@@vu, @ @@ @@@@@ @@@@@ant @a structure porsante v@@ @@ale, c@@@ @e @@@@ @@ roirs ce@@ cylindres de travail hydrauliques @ pour @ca@@@er @e processus de levage. 8 - Dispositif su@ant @ @@e @ @ @@@endications 5 à 7, caractéris6 en ce que l'an@ @@ la struoture portante diffère de la verticale. 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que des éléments de guidage 2 sont disposés entre les gaines de protection et les piliers. 10 - Dispositif survant l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre la strusture portante verticale du bâtiment monté a l'état fini et sa fondation, un dispositif hydraulique 17 amortissant les oscillations et qui communique avec un réservoir d'air . I6.