Brevet FR2189603A1 — publié le 19740125

La présente invention concerne ia construction de locaux à usage divers, notamment de locaux d'habitation. Elle vise plus particulièrement un élément de structure formant une travée destinée à la réalisation de cellules aussi bien adaptées à l'usage d'habitation individuelle qu'à la construction de bâtiments à structure en nid d'abeilles en vue de l'aménagement d'habitations collectives ou de locaux à l'usage du public ; une telle réalisation de cellules pouvant être effectuée d'une manière relativement rapide et peu onéreuse en atelier. Le demandeur a déjà proposé, notamment dans la revue anglaise "Inter- build" - nO de septembre 61, pages 38 à 40 - des cellules comprenant chacune un ou deux logements d'habitation individuelle et susceptibles d'être empilées et accolées à des cellules identiques pour former des bâtiments d'habitation collective. De telles cellules se présentent, en effet, sous la forme de prismes droits, à base en forme d'hexagone qui permet, par empilage et par accolage, des assemblages en nid d'abeilles ; deux faces latérales opposées formant respectivement un plancher et un plafond parfaitement appropriés à une bonne stabilité d'un tel empilage alors que des baies vitrées sont prévues sur les faces transversales extrêmes, formant des pignons, de chaque cellule Mais si une cellule de ce type se prête bien à l'aménagement, en série industriel le en atelier, de logements confortables, de tels modes d'assemblage par empilage et accolage n'évitent pas de traditionnelles difficultés pour la pose de canalisations d'équipements qui sont nécessaires à l'habitation dans des logements collectifs ainsi réalisés. De plus, en raison de la résistance mécanique que doivent présenter des cellules, en vue d'empilages sur deux faces opposées, la réalisation de ces cellules n'a pas permis des prix de revient suffisamment avantageux par rapport à ceux des divers modes de construction actuellement mis en oeuvre. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet essentiel un élément destiné à constituer une travée d'une structure de cellule de bâtiment ; un tel élément présentant, d'une part, six faces latérales rectangulaires formant un prisme droit dont la base est un hexagone et, d'autre part, des aménagements appropriés à son assemblage à deux autres éléments identiques pour permettre la réalisation d'une structure de cellule à six parois latérales rectangulaires et à deux parois hexagonales de pignon. Selon l'invention, les bords latéraux d'un dièdre formé par deux faces latérales adjacentes d'un tel élément sont solidaires d'éléments destinés à porter un plancher de cellule et constituant, dvec lesdites faces du dièdre, un élément de poutre transversale. Les faces d'un tel élément peuvent se présenter sous la forme de parais réalisées à partir de matériaux divers, par mise en oeuvre de processus connus mais, de préférence, chaque face latérale d'un tel élément comporte des éléments de profilés usuels assemblés les uns aux autres, par exemple, par soudure ou par boulonnage, sous la forme d'un cadre rectangulaire. On comprend que les dimensions d'un tel élément, notamment sa longueur dans le sens latéral, peuvent être suffisamment petites pour permettre une réalisation en série industrielle dans un atelier, ce qui permet un prix de revient avantageux pour cet élément L'invention concerne également une cellule d'habitation dont la structure résulte d'un assemblage, bout à bout, d'éléments analogues à l'élément, formant travée, décrit plus haut. Une telle cellule est remarquable en ce qu'elle présente une arête latérale disposée en dessous de son plancher et formée par les arêtes des dièdres des éléments de poutre correspondant aux travées et qu'ainsi elle peut être portée par des appuis distribués sur deux lignes correspondant aux parties extrêmes de ces éléments de poutre ; ces parties extrêmes correspondant également à deux parois latérales opposées qui forment, alors, les flancs de la cellule. On conçoit que cette disposition, la pointe en bas, du dièdre couvert par le plancher de cette cellule est bien adaptée à un montage peu encombrant de supports divers pour des canalisations d'équipements nécessaires à l'habitation. On choisit, avantageusement, pour les éléments constitutifs d'une telle structure de cellule, un profil transversal présentant deux plans de symétrie, vertical et horizontal ; les quatre côtés inclinés, égaux entre eux, étant plus courts que les deux côtés verticaux qui correspondent aux flancs de la cellule et sont, également, égaux entre eux. Des baies vitrées et des portes peuvent être aménagées dans des cadres ou châssis présentant un profil adapté à la section transversale de la cellule et constituées d'éléments de profilés usuels pour former des parois transversales d'extrémités ou pignons qui peuvent assurer, avantageusement, un renforcement de la résistance mécanique de la cellule En outre,des éléments de contreventement, par exemple des éléments de profilé, peuvent également être prévus dans, au moins, une section transversale de la cellule pour porter une cloison qui peut, également, contribuer avantageusement au renforcement de la résistance mécanique de cette cellule. On comprend alors que cette dernière peut être bien adaptée à l'aménagement de deux locaux adossés l'un à l'autre et présentant, chacun, un pignon équipé de portes et de baies vitrées. Les éléments formant travée d'une telle cellule peuvent présenter des dimensions suffisamment grandes pour que leurs deux parois opposées formant des flancs soient assemblées dans leur partie médiane aux extrémités d'éléments transversaux destinés à porter un deuxième plancher. Chaque logement d'habitation susceptible d'être aménagé dans une telle cellule présente alors deux niveaux d'habitation similaires à ceux de traditionnels logements d'habitation individuelle. Enfin, I'invention concerne un bâtiment comportant une structure en nid d'abeilles résultant d'un assemblage de cellules analogues à la cellule décrite plus haut Des cellules de ce type peuvent, en effet, être assemblées, côte à côte par leur flanc, sous la forme d'une couche qui peut être portée par, au mains, deux lignes d'appui parallèles entre elles ; les éléments de poutre des dièdres inférieurs de chaque cellule se trouvant ainsi assemblés bout à bout et côte à côte pour former un platelage solidaire de poutres, similaire à celui d'un pont et parfaitement approprié à un tel mode d'appui. En outre, d'autres couches réalisées à partir de cellules présentant deux plans longitudinaux de symétrie perpendiculaires entre eux et similaires à la couche précitée, peuvent être posées les unes sur les autres pour former un bâtiment comportant une structure en nid d'abeilles qui est bien adaptée à une excellente rigidité transversale et à une excellente transmission des charges des cellules d'une couche aux cellules des couches disposées en dessous de cette couche II n'en est, évidemment, pas de même pour les empilages de cellules connues qui prennent appui, les unes sur les autres, par leurs faces de plancher et de plafond ce qui conduit à une mise en oeuvre d'un supplément appréciable de matière pour une bonne résistance de ces empilages Evidemment, des couloirs de communication transversale et des cages de communication verticale peuvent être facilement aménagés grâce à des ouver tures prévues respectivement dans les parois des flancs adjacents et dans des parois inclinées de cellules adjacentes pour assurer les circulations nécessaires, notamment à l'habitation collective, dans un tel bâtiment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés lesquels, description et dessins ne sont donnés qu'à titre d'exemple non limitatif. Sur ces dessins, - la figure 1 représente, en perspective, un élément de structure en nid d'abeilles conforme à l'invention. - les figures 2a, 2b et 2c représentent, respectivement en élévation frontale, latérale et en plan, un détail de l'élément de la figure i - la figure 3 représente, en perspective et en partie arrachée, une cel lu- le de logement réalisable à partir d'éléments identiques à celui de la figure 1. - la figure 4 représente, en plan, un détail de l'assemblage d'éléments de la figure 3. - les figures 5a, 5b représentent, respectivement, en coupe transversale, verticale et en coupe horizontale, un assemblage côte à côte de cellules analogues à celles de la figure 3. - les figures 6 et 7 sont des schémas permettant d'expliquer comment peuvent être assemblées des cellules analogues à celles de la figure 3. - les figures 8a à 8c sont des schémas, à une échelle relativement petite, concernant diverses formes de bâtiment d'habitation collective qui peuvent être réalisées à partir de cellules analogues à celles de la figure 3. Sur la figure 1, on peut voir six éléments de profilé la à If disposés dans un même plan suivant les côtés d'un hexagone présentant deux axes de symétrie a, b, c, d, e, f. Les longueurs des profilés la, Id sont égales entre elles, il en est de même des longueurs des quatre autres profilés Ib, lc, le, If ; les profilés la, ld formant deux montants un peu plus longs que les quatre autres profilés précités. Six autres profilés 2a à 2f, respectivement identiques aux profilés la à If sont disposés, de même parallèlement à ces derniers, dans un autre plan parallèle au plan précité et les extrémités de six autres profités 3a à 3f sont assemblés aux sommets respectifs "a à f" de ces deux hexagones en étant disposés perpendiculairement aus plans de ces derniers On prXcisera que les profites la, 2a et ld, 2d, qui forment les montants de deux faces latérales opposées du prisme droit ainsi formé, présentent une section classique en forme de "U" et que les autres profilés Ib, Ic, le, If, 2b, 2c, 2e, 2f comportent deux ailes et sont du type communément nommé cornière. Les ailes des cornières Zj, ic, le, if sont respect ement disposées, d'une part, dans les plans de base correspondante du prisme et, d'autre part, dans les plans des faces latérales de ce dernier ; il en est de même pour les cornières 2b, 2c, 2e, 2f de l'autre face ; ces "ailes latérales" des cornières de chaque face étant disposées en regard. En outre, les âmes des profilés en "U", la, ld et 2a, 2d sont disposées, également, dans les plans respectifs de base du prisme et leurs ailes externes sont situées dans les deux plans respectifs des faces latérales, formant des flancs, de ce prisme en étant, également, orientées les unes vers les autres. De plus, un élément de cornière 4v est assemblé, par soudure de ses deux extrémités (figure 2a) aux extrémités des éléments formant les sommets "a et c" du premier hexagone. De même, une cornière 4r, identique à la cornière 4v, est assemblée aux extrémités des éléments correspondants de l'autre hexagone ; les ailes de ces cornières 4v, 4r étant disposées d'une façon analogue à celles des cornières précitées. On comprend que les profilés lb, 2b et Ic, 2c déterminent deux faces d'un dièdre dont l'arête, correspondant au profilé 3b, est située en dessous du plan déterminé par les deux cornières 4v, 4r. Cet assemblage de profilés constitue un élément de poutre comprenant deux fermes analogues aux fermes de charpente de toiture usuelle mais disposées dans une position renversée ; chacune de ces fermes étant renforcée d'une façon traditionnelle par des profilés (non référencés) assemblés sous la forme d'un treillis usuel En outre, des profilés 5v, 5r, analogues aux profilés 4v et 4r, sont disposés parallèlement à ces derniers et sont assemblés, par leurs extrémités, aux parties médianes des montants en "U" la, 2a, Ib, 2b. Enfin, des éléments de barres plates ou de profilés adéquats 6 sont disposés, sous la forme de 'croix de Saint-André", dans les plans respectivement déterminés par les profilés la, 2a et par les profilés id, 2d et leurs extrémités sont assemblées par soudure aux profilés correspondants pour assurer, d'une façon classique, un effet de contreventement qui permet de renforcer la résistance mécanique des cadres formés par les montants précités avec les profilés latéraux 3a, 3f et 3c, 3d. De plus, un profilé 12v est assemblé, par ses extrémités, à la partie médiane du profilé 5v et aux extrémités des profilés formant le sommet "e" du premier hexagone pour former un poteau de renforcement de la face transversale correspondante et un deuxième poteau 12r, identique au poteau 12v, est aménagé, de meme, dans la face transversale correspondant à l'autre hexagone a description qui précède permet de comprendre que l'assembtage de profilés décrit plus haut constitue un élément "E" en forme de prisme droit, relativement léger mais rigide et on précisera que les longueurs des profilés formant les bases de ce prisme peuvent être de l'ordre de grandeur des dimensions, notamment en hauteur, d'un logement à deux niveaux d'habitation comprenant deux planchers superposés, notamment un rez-de-chaussée et un étage. En outre, on conçoit qu'un tel élément peut être réalisé, économiquement en atelier, par application de processus de fabrication industrielle en série. Sur la figure 3, on retrouve des éléments El, E2 ... analogues à l'élé- ment "E" de la figure 1. Ces éléments sont disposés bout à bout, les âmes des profilés en "U" la, Id et les ailes des cornières lb, Ic, le, if de chaque face transversale de l'un de ces éléments "E" étant appliquées sur les ames et les ailes correspondantes de la face homologue de l'élément "E" adjacent. En outre (figure 4), ces âmes et ces ailes sont assemblées, respectivement entre elles, par des boulons et des écrous 7 grâce à des trous convenablement aménagés dans ces parties de profilés, Un tel assemblage constitue une structure sur les faces latérales de laquelle peuvent être montés et fixés, de diverses façons connues, des plaques ou des panneaux présentant une bonne rigidité mécanique, un bon isolement thermique et une bonne résistance aux agents atmosphériques pour former des parois bien adaptées à une bonne protection contre les intempéries. De même, des planchers peuvent être réalisés de diverses façons connues et être portés, respectivement, par les profilés 4v à 5r de chacun de ces éléments, Des cloisons peuvent être réalisées, de même, à l'intérieur de la cellule ainsi constituée pour former les divers locaux d'un logement d'habitation, par exemple. Certaines de ces cloisons peuvent être disposées transversalement entre deux montants composites, résultant de l'assemblage de profilés la, 2a et id, 2d et des éléments de contreventement, analogues aux éléments 6 mais non représente tés pour la clarté des figures, peuvent être prévus entre ces montants et d'autres profilés de la section trensversctle correspondante, pour renforcer transversalement cette cellule, Enfin, les faces transversales extrêmes de cette structure d'éléments "E" peuvent être fermées par des parois comportant, également, des panneaux, des baies vitrées et des parles convenablement montées sur les profilés d'extrémités de cette structure. L'assemblage de la structure décrite plus haut et les aménagements mentionnés ci-dessus peuvent être économiquement effectués en série en atelier ; les dimensions d'une cellule comprenant deux logements adossés et aménagés sur deux planchers reliés par des escaliers permettant, en effet, un transport sur un plateau de camion ou de remorque. Mais on peut, également, pour un transport à longue distance, prévoir des réalisations en série en atelier, des parties de cette structure et de ces aménagements en vue de leurs assemblages sur un chantier. Alors, on comprend que les parois formant pignons sont les deux faces de la cellule qui sont équipées de baies, En outre, grâce aux éléments de poutre de chaque élément "E", cette cellule peut être portée, d'une façon stable, par des appuis (schématisés en 8) qui sont distribués suivant, au moins, deux lignes correspondant aux arêtes inférieures "a, c" des deux flancs de la cellule ; ces appuis pouvant se présenter sous la forme de chandelles ou de dés en maçonnerie ou en béton de ciment. On pourrait, d'ailleurs, prévoir une troisième ligne d'appui correspondant aux arêtes "b" des dièdres des éléments "E" ; la forme hexagonale de la structure étant remarquablement appropriée à une bonne transmission des charges de la cellule sur ces trois lignes d'appui même pour des sections relativement réduites des profilés qui constituent cette cellule. Par ailleurs (figures 5a, 5b), des cellules similaires à celles de la figure 3 (réalisées à partir d'éléments analogues à l'élément de travée "E") peuvent être disposées côte à côte et assemblées entre elles, par exemple à l'aide de boulons et d'écrous 9, grâce à des trous convenablement prévus dans les ailes externes des profilés la, 2a, id, 2d, 3a, 3f, 3c, 3d, des flancs de ces cellules Les éléments de poutres portant les planchers bas de cellules se trouvent alors assemblés1 les uns aux autres, sous la forme d'un platelage solidaire de poutres, parfaitement approprié à la transmission des charges de ces cellules sur des appuis simples qui peuvent être convenablement distribués, de place en place, sur des figues correspondant aux flancs des cellules ou, seulement, aux arêtes "b" des dièdres situées sous le plancher bas. Cette partie basse de la structure ainsi formée est, en effet, similaire à celle d'un pont et il n'est, d'ailleurs, pas nécessaire de prévoir des appuis sous chacune de ces arêtes Ainsi (figure 8a), une telle "couche" de cellule "c" peut être posée, seulement, sur quelques cellules "P" convenablement distribuées, de place en place, pour être portée par ces dernières. Cette couche de cellules peut, en effet, être soulevée, à l'aide de moyens de levage traditionnels, à un niveau approprié à celui des faces supérieures des cellules "P". Ces cellules "P" constituent des piliers posés, évidemment, sur des appuis similaires aux appuis 8 cités plus haut et leurs faces supérieures constituent un sommier en forme de coin qui assure une bonne stabilité au pont formé par la couche "c". Chacun de ces coins se trouve, en effet, emboité dans un reden de forme homologue (figure 7), particulièrement rigide puisque ce reden est formé par les faces voisines de dièdres inférieurs de deux cellules adjacentes de cette couche "c". Cette disposition, pointe en bas, des dièdres des cellules est, en outre, favorable à une bonne transmission des charges de la poutre sur les cellules formant pilier et il est bien connu que des économies appréciables de matière sont possibles grâce à une telle disposition "en nid d'abeilles". D'ailleurs, la partie supérieure des éléments "E", comprenant les profilés la, Id, le, If, 12v, 5v et les profilés des cloisons transversales, renforce cette structure De même (figures 8b, 8c), des groupes de cellules cl, c2, c3 posées sur des appuis 8 peuvent porter les cellules d'une couche c4 en ménageant, entre eux, des écarts correspondant à l'encombrement en largeur d'une ou de plusieurs cellules pour former, par exemple, des porches et à l'aide de moyens de levage ou d'hélicoptère , d'autres cellules peuvent être posées sur cette couche c4 puis assemblées sous la forme de couches c5, c6 .ç. pour constituer, par exemple, des bâtiments d'habitation collective. La stabilité de ces empilages, même pour les cellules disposées sur les rives des couches, est évidemment similaire à celle du pont de la figure Sa et la bonne transmission des efforts dûs à cette structure en nid d'abeilles est, évidem- ment, favorable à une utilisation économique de la matière nécessaire à de telles réalisations, Evidemmentt les sections des profilés des éléments "E" des cellulus de clheque couche sont adoptées aux charges qu'elles supportent ; il en est de même poJr les dimensions des appuis, sur le sol, des cellules formant piliers. Ainsi, on conçoit que les divers assemblages qui peuvent être réalisés à partir des cellules analogues à celles de la figure 3 peuvent être facilement adaptés à des dispositions très diverses, même au-dessus d'une route ou d'un ruisseau ou sur des terrains variés, même sur ceux qui pourraient exiger des appuis relativement espacés tes uns les autres. En outre, des locaux peuvent être aménagés dans ces cellules en fonction des divers usages ; par exemple, on peut réaliser des hôpitaux, des écoles ou d'autres bâtiments à l'usage du public aussi bien que des logements d'habitation collective. Bien entendu, dans le cas d'un assemblage comportant plusieurs couches superposées de cellules, un certain nombre d'éléments de travée "E" peut présenter des flancs adaptés à la réalisation de couloirs (figure 6) assurant des communications horizontales d'une cellule aux cellules adjacentes (flèche fl). De même, il est possible de réserver des travée "E" convenablement choisies dans des cellules superposées les unes au dessus des autres pour aménager des cages pour des ascenseurs et/ou des escaliers en vue d'assurer des communications verticales (flèche f2). De plus, diverses canalisations 10 d'eau, de gaz, d'électricité OOO qui sont nécessaires à l'habitation dans un logement, peuvent être disposées à l'intérieur des dièdres de poutre de ces travées "E" pour être portées par des sabots ou suspendues par des colliers ; ces sabots et colliers étant fixés à des profilés de ces éléments de poutre. De plus, ces faisceaux de canalisations 10 de chaque cellule peuvent être raccordés, en dessous des planchers bas, à d'autres canalisations il établies transversalement, par exemple sous les parties de leur plancher formant une partie de couloir pour constituer un réseau d'équipement d'un étage d'habitation. Enfin, ces canalisations il peuvent être également raccordées aux canalisations des réseaux d'équipement similaires, situés en dessous et en dessus, par des gaines convenablement établies dans les cages réservées pour les ascenseurs et les escaliers L'invention ayant, maintenant, été exposée et son intérêt justifié sur un exemple détaillé, le demandeur s'en réserve l'exclusivité pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Elément de structure se présentant sous la forme d'un prisme droit dont la base est un hexagone, réalisable en série industrielle, en atelier, pour constituer une travée longitudinale d'une cellule de bâtiment, comportant six faces longitudinales rectangulaires dont deux flancs et des éléments transversaux, susceptibles de porter un plancher, solidaires des bords latéraux de deux faces adja- centes formant un dièdre situé sous ledit plancher, caractérisé en ce que la hauteur commune aux deux faces formant les flancs est un peu plus grande que la longueur, considérée dans le sens transversal, des quatre autres faces. 2. Element de travée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'éléments profilés, tels que des profilés en "U" et des "cornières" et que chacune de ses faces longitudinales se présente sous la forme d'un cadre résultant d'un assemblage de tels éléments profilés. 3. Elément de travée selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux faces opposées entre elles, formant des flancs, comportent chacune, au moins, deux autres éléments de profilé disposés sous la forme d'une croix de Saint-André pour assurer un renforcement de la résistance mécanique dudit cadre. 4. Elément de travée selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les éléments transversaux, susceptibles de porter un plancher et les éléments de profilé des faces formant un dièdre adjacent audit plancher, constituent une poutre transversale du type treillis. 5. Elément de travée selon l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les deux faces opposées, formant des flancs, sont assemblées dans leur partie médiane aux extrémités d'éléments transversaux susceptibles de porter un autre plancher. 6. Cellule de bâtiment résultant d'un assemblage, bout à bout, d'éléments identiques à un élément de travée selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisée en ce que le plancher est porté par des éléments de poutre transversale similaires aux fermes de toiture usuelle. 7. Cellule de bâtiment selon la revendication 6, caractérisée en ce que des éléments de contreventement, notamment des éléments de profilé, sont disposés dans, au moins, une section transversale de la cellule pour porter une cloison transversale. 8. Bâtiment comportant une structure en nid d'abeilles, résultant d'un assemblage de cellules selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les éléments de poutre transversale d'une couche de cellules se trouvent assemblés, entre eux, sous la forme d'un platelage solidaire de poutres en treillis. 9. Bâtiment selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte, au moins, une couche de cellules simplement posées sur quelques cellules formant des piliers distribués de place en place.