Brevet FR2221595A1 — publié le 19741011

La présente invention concerne un système de construction modulaire notamment pour des édifices légers d'aménagement public0 On connait de nombreux systèmes de construction du genre indiqué ci-dessus, comportant en général des panneaux rectangulaires préfabriqués pour réaliser les murs porteurs et les cloisons. Généralement, ces panneaux sont plans. I1 est souhaitable, notamment pour des raisons dgéconomie, de faire participer ces panneaux à la résistance générale de édifice, si la solidité des panneaux le permet, en particulier vis à vis des efforts de flexion et de flambement Or larésistance d'un panneau plan est relativement limitée et, pour réaliser des panneaux dits "porteurs", qui participent à la résistance générale de la construction, on doit normalement leur ajouter une ossature intégrée Celle-ci grève sérieusement le prix ensemble, surtout pour une construction légère où on peut se contenter de fondations sommaires, et se dispenser de charpente, Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités, et dSoffrir un système de construction économique, comportant des panneaux porteurs simples à réaliser et dépourvus d'une ossature intégrée particulière0 Selon l'invention, le système de construction modulaire, notamment pour des édifices légers d'aménagement public, est caractérisé en ce que ces édifices comportent des murs porteurs et des cloisons constitués, en partie au moins, de panneaux préfabriqués de profil incurvé sensiblement en quart de cercle. Meme avec une faible épaisseur, la forme incurvée des panneaux et la flèche importante du profil en quart de cercle leur assurent une résistance relativement élevée, notamment vis à vis des efforts de flexion et de flambement. En outre, le profil en quart de cercle permet un grand nombre de combinaisons variées dans un système de construction, en y juxtaposant des éléments de rigidité propre importante qui ont en outre des formes commodes à associer pour réaliser des structures résistantes. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les panneaux précités sont constitués chacun de quatre sections jointives présentant une structure tubulaire constituée de deux voiles sensiblement parallèles, réunis par des nervures de renfort; ces sections comportent en bordure verticale des moyens d'assemblage profilés constitués par une gorge ayant au moins une lèvre en saillie qui forme un profil rétréci adapté à s'embosser sur un profil épanoui d7un montant; l' emboStemenx s'opère transversalement par élasticité. Ces dispositions permettent à la fois une fabrication économique et un montage commode et rapide. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la toiture comporte des éléments préfabriqués de profil quadrangulaire, biconcave et biconvexe, dont les sommets correspondent chacun sensiblement à la bordure verticale d'un panneau sous-3acent; ces éléments de toiture constituent des corps creux, et comportent une coquille comprenant quatre parois sensiblement verticales et un voile reliant les bords inférieurs de ces parois, un couvercle étant par ailleurs fixé aux bords supérieurs des parois de la coquille. On peut réaliser ainsi une toiture solide et légère, possédant les mêmes avantages de légèreté, de fabrication économique et de montage commode et rapide que les panneaux des murs et cloisons. Les éléments de toiture sont en outre adaptés à des assemblages très variés entre eux et avec ces panneaux. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description d'un mode préféré de réalisation présenté ci-après à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels o la Figure 1 représente en perspective un panneau porteur préfabriqué constitué de sections à structure tubulaires, conformément à l'invention, o la Figure 2 montre on perspective un autre mode d'assemblage de deux sections analogues à celles de la Figure 1; e la Figure 3 montre en perspective l'assemblage de deux sections analogues à celles de la Figure 1, avec une section de panneau de cloison à voile unique;; o la Figure 4 représente en élévation frontale avec arrachement l'ancrage au sol dune section de panneau analogue à celles de la Figure I > . la Figure 5 représente en perspective éclatée un assemblage élémentaire d'éléments modulaires de toiture conformes à l'invention; . Figure 6 représente en coupe schématique suivant la ligne VI VI de la Figure 5 le montage des éléments modulaires de toiture de la Figure 5 sur une section de panneau analogue a celles de la Figure 1, la Figure 7 est la vue en plan par-dessus de la toiture d'non édifice conforme à l'invention, montrant la trame utilisée; e la Figure 8 est une vue frontale de l'édifice de la Figure 7, . la Figure 9 est la vue en plan par-dessus de la toiture d'un autre édifice conforme à l'invention;; la Figure 10 est une vue frontale de l'édifice de la. Figure 9, . La Figure il représente en perspective une unité modulaire d'agencement fixe utilisant un élément lenticulaire de toiture de la Figure 5., o la Figure 12 représente en perspective une unité modulaire d'ameublement utilisant une pièce de structure de l'élément quadrangulaire de toiture de la Figure 5, Le système de construction modulaire conforme à l'invention prévoit que les édifices réalisés suivant ce système comportent des murs porteurs et des cloisons constitués, en partie au moins, des panneaux préfabriqués de profil incurvé sensiblement en quart de cercle. Suivant le mode de réalisation préféré représenté sur la Figure 1, le panneau 1 présente un profil en quart de cercle de rayon R et de centre C. Le panneau 1 est composé de quatre sections 2, égales et contigües, réunies entre elles par des montants intermédiaires 3 qui portent, du caté de chaque section 2, une nervure longitudinale 3 profil épanoui 4. Chaque sec ion 2 présente r- structure tubulaire, constituée de deux voiles 5 sensiblement parallèles, réunis par des nervures de renfort 6.Les r-:itents intermédiaires3, d'axe X-Y, ont une structure tubulaire de forme carrée, comportant deux voiles extérieurs 7 réunis par deux lèvres en croix 8 (Figure3; Chaque section 2 comporte en bordure une gorge d'assemblage 11, ayant deux lèvres en saillie 12 qui forment un profil rétréci adapté à s'emboîter sur la nervure à profil épanoui 4 du montant adjacent, et à retenir celui-ci. Dans le mode de réalisation décrit ici à titre d'exemple, le rayon R du profil en quart de cercle mesure 110 cm; les sections 2 du panneau et les montants intermédiaires 3 ont une épaisseur de 4 cm et une hauteur en position de service de 260 cm; les sections 2 ont une largeur de 39 cm entre les faces des bordures opposées, et comportent cinq nervures de renfort 6, équidistantes, écartées de 65 mm entre elles ou par rapport à la bordure des lèvres 12. (Figures 1 et 2). Les sections 2 sont réalisées par extrusion, en matière plastique telle que du chlorure de polyvinyle, assurant aux panneaux porteurs constitués avec ces sections un excellent aspect, une bonne résistance micanique et une tenue prolongée aux intempéries. L'épaisseur des voiles 5 sensiblement parallèles est de l'ordre de 3 à 4 mm, ainsi que celle des nervures de renfort 6. Les montants 3 sont également réalisés par extrusion, en une matière plastique analogue à celle des sections 2, ou de préférence en résine à base de polycarbonate, leur assurant une raideur élevée et un très bon aspect de surface, qualités importantes pour la solidité des montants et ltefficacité de leurs nervures d'assemblage à profil épanoui 4. Le tracé contourné des lèvres 12 bordant la gorge d'assemblage 11 (Figures 1, 2, 3) leur donne une souplesse suffisante pour permettre d'effectuer transversalement et par élasticité l'embot- tement de la gorge 11 sur la nervure à profil épanoui 4 du montant intermédiaire 3. L'invention prévoit diverseS sortes de sections de panneau, analogues à la section 2, et de montants analogues au montant 3, pour réaliser des panneaux de solidité plus ounmoins élevée, ou constituer des profils moins larges qu'un panneau entier. La Figure 2 représente ainsi l'assemblage de deux sections 2, dont les gorges de bordure 11 sont reliées entre elles au moyen de montants d'extrémité 14, de structure tubulaire, comportant chacun une nervure à profil épanoui 4, pour chacune des gorges 11 des sections 2o Une telle structure peut être utilisée par exemple pour réaliser une borne indépendante, ou soutenir un pan de toiture dans une zone où les murs porteurs sont interrompus Sur la Figure 3, on a représenté une section 15 de panneau de cloisonnement, à un seul voile 5 renforcé par des nervures 6.Au moyen dXun montant intermédiaire 16, la section de cloisonnement 15 est assemblée à deux sections tubulaires 2, déåå décrites. Le montant 16 comporte une nervure à profil épanoui 4 pour chacune des gorges des sections 2 et 15. La fixation au sol des sections de panneaux 2 représentée sur la Figure 4, est assurée au moyen dune platine modulaire préfabriquée 17, ancrée par des tiges 18, scellées au préalable dans le sol ou noyées dans un bloc de fondation préfabriqué. Des écrous de fixation engagés sur les tiges 18 permettent le serrage de la platine 17 qui porte des doigts 19 engagés 'a frottement doux chacun dans un alvéole tubulaire de la section 2, entre deux nervures voisines 6.Les extrémités des tiges 18 sont cachées dans dans des alvédes libres Les doigts 19 portent des saillies annulaires 19a et des trous transversaux 19b, pour la fixation de la section 2 sur la platine 170 Cette fixation peut être assurée au moyen de boulons (non représentés), qui traversent les trous 19b, ou au moyen d'une bande métallique 21 passant dans des fentes 22 des alvéoles libres, pour serrer le profilé tubulaire 2 sur les saillies annulaires 19a des doigts 19. Dans le mode de réalisation avantageux représenté sur les Figures 5 à 12, le système de construction modulaire conforme à l'invention comporte une toiture constituée, au moins en partie, dçéléments préfabriqués 26, 27 dont le profil en plan correspond sensible ment à celui des panneaux 1 incurvés en quart de cercle de rayon R, utilisés pour les murs porteurs et les cloisons, tels qu'on vient de les décrire en référence aux Figures 1 à 4. L'élément préfabriqué de toiture 26 de la Figure 5 présente un profil quadrangulaire biconcave et biconvexe dont les sommets 28 correspondent sensiblement chacun à la bordure verticale d'un panneau 1 sous-jacent (Figures 7 à 10). L'élément quadrangulaire 26 constitue un corps creux Dans le mode de réalisation décrit ici à titre d'exemple, l'élément quadrangulaire 26 est réalisé en deux parties semblables 26a, accolées suivant un plan diamétral 290 Chaque partie 26a comporte une coquille 31 comprenant quatre parois 29, 31a, 31b, 32, sensiblement verticales en position de service, et un voile 33 reliant les bords inférieurs de ces parois. La coquille 31 est réalisée en matière plastique translucide, telle qugun polyester armé, lui assurant une excellente solidité, un poids réduit, un bel aspect, et une résistance prolongée. La coquille 31 comporte à sa base un bossage 34 formant renfoncement, pour la fixation d'un dispositif d'éclairage électrique. La coquille 31 est fermée par un couvercle 35, constitué d'un matériau analogue à celui de la coquille, et comportant un voile bombé 36 et une bordure 37 adaptée à s'ajuster au bord supérieur des parois verticales 29, 3la, 31b, 32, de la coquille 31. L'aasemblage des faces mitoyennes 29 des coquilles 31, et celui des couvercles 31 sur les bords des parois peut s'effectuer par divers procédés connus, en particulier au moyen de rivets 38 àpose rapide, analogues à ceux qu'on emploie en construction aéronautique légère. Les assemblages rivés peuvent être renforcés par des rondelles ou des bandes métalliques perforées (non représentées). On peut ainsi réaliser des efforts de serrage élevés sans contraintes locales excessives. Sur les Figures 5 et 6, on voit un autre élément de toiture 27, de profil lenticulaire biconvexe, sensiblement formé de deux quarts de cercle accolés, dont l'un est relié à un profil en quart de cercle dsun élément quadrangulaire 26.L' élément lenticulaire 27 comporte une bordure 39 et un voile bombé 41. Le montage sur un panneau de mur porteur de la toiture comportant l'élément quadrangulaire 26 et l'élément lenticulaire 27 est représenté schématiquement sur la Figure 6. L'élément quadrangulaire 26 est fixé a une ou plusieurs sections 2 de panneau porteur par sa paroi verticale concave 31a.Celle-ci est liée aux deux voiles 5 du profilé tubulaire constituant la section 2 par des attaches à tis de serrage 42 pourvues d'une chape à teste taraudée, portant une cheville basculante 44 articulée sur un axe 45. La pointe de la cheville 44 peut être introduite de l'extérieur avec la chape 43 par un trou de la paroi 3îae La longueur de la vis 42 permet de pousser la cheville 44 dans le volume creux, pour la faire basculer et l'amener dans la position de serrage représentée sur la Figure 6. Une cale 45, introduite au préalable dans l'alvéole du profilé empêche l'écrasement des parois 5, et permet un serrage compatible avec la solidité requise pour la fixation de la toiture. Un montage analogue est utilisé-pour fixer des sections 2 sur la paroi convexe 32, des éléments quadrangulaires 26. Au moyen de rivets 49, l'élément lenticulaire 27 est lié, par sa bordure 39, à la partie supérieure de la paroi 31a, elle-même fixée à la bordure 37 du couvercle 35, par des rivets 38, contre on l'a déjà vu en référence à la Figure 5. Un joint 51 (Figure 6) > en caoutchouc synthétique à l'preuve des intempéries, complète l'étanchéité de la bordure 37 du couvercle sur les parois 31a, 32 etc de la coquille.Une lèvre du joint 51 assure en outre l'étanciuLté entre la bordure 39 de l'élément lenticulaire 27 et la paroi 31a de l'élément quadrangulare 26. Les voiles bombés 36set 41 des éléments de toiture 26 et 27 assurent l'accumulation de lteau e pluie dans des rigoles pé~-hériques. Celles-ci comportent quelques. trous 52, en divers points bas, pour des tuyaux flexibles 52a, 52b, débouchant dans la structure tubulaire du profilé constituant la section 2, qui constitue ainsi nie descente d'eau pluviales. Des encoches J igUre 4) ménagées à la base des sections 2 permettent l1évacuaticn de l'eau.Les voiles 33 des éléments quadrangulaires 26 comportent également des trous pour des tuyaux flexibles 52c servant à la respiration de l'élément creux 26 et à l'écoulement des condensations ou des infiltrations0 Sur les Figures 7 à 10, on a représenté deux exemples d'application du système de construction conforme à l'invention dont on vient de décrire les éléments de structure et le montage. De nombreuses combinaisons peuvent être réalisées pour le plan de la toiture (Figures 7 et 9), au moyen des éléments quadrangulaires 26, en deux parties 26a, et des éléments lenticulaires 27. Ces derniers sont utilisés en particulier comme auvents, montés en porte-à-faux par une seule bordure 39 (Figure 6), pour augmenter vers l'exténair la surface couverte par la toiture. Le tracé en plan des lignes de raccordement des éléments 26 et 27, dans leurs diverses combinaisons, définit une succession de profils (Figure 7), sensiblement en quart de cercle, raccordés boutnà bout, et disposés suivant une trame régulière à maillage orthogonal dont les divers cercles caractéristiques ont le meme rayon R, constant, correspondant à celui des panneaux incurvés 1 (Figure 1). Les lignes de raccordement des éléments de toiture 26 et 27 servent à définir l'implantation des panneaux 1 qui supportent la toiture (Figures 7 à 10), et des panneaux de cloisonnement, pour réaliser notamment des édifices légers d'aménagement public tels que kiosques abris, cabines téléphoniques, bornes publicitaires. On peut y laisser des ouvertures libres entre panneaux de mur, telles que les ouvertures 54 des Figures 8 et 10, pour le passage des piétons, la ventilation et l'éclairage naturel. Des appareils d'éclairage électrique (non représentés) sont fixés aux bossages 34 des éléments 26 de toiture. On peut aussi utiliser des panneaux à fenêtre 55, comportant un encadrement 56 fixé à la structure des sections 2 et des montants 3, par exemple au moyen de dispositifs d'assemblage rapide analogues à ceux quton a décrits en référence aux Figures 1 à 6. L'édifice plus important représenté sur les Figures 9 et 10 comporte plusieurs passages ouverts 54 protégés par des éléments lenticulaires 27 montés en auvents. Sur la façade représentée sur la Figure 10, on voit deux panneaux 55 à fenêtre 56. Celui de droite présente une surface extérieure convexe, celui de gauche une surface concave protégée par un auvent 27. Liinvention prévoit encore que les éléments de structure qu'on vient de décrire servent à réaliser des unités modulaires d'agencement fixe ou dpameublement, telles que les Figures i1 et 12 en représentent deux exemples La banquette murale représentée sur la Figure i1 est réalisée au moyen dune pièce lenticulaire 27, analogue à celle jupon a décrite pour la toiture en référence aux Figures 5 et 6 Avec des moyens de fixation analogues à ceux de la Figure 6, la banquette 27 est montée sur un panneau porteur, constitué de sections tubulaires 2 assemblées par des montants 3.La banquette 27 peut ainsi servir de siège fixe à l'intérieur d'un édifice ou à lSextérieurO Le panneau 1 est ancré au sol comme indiqué en référence à la Figure 4; en dehors dfun édifice, le panneau 1 peut comporter une toiture sommaire constituée par exemple d'un auvent lenticulaire 27 (non représenté), fixé à la partie supérieure du panreau 1 Au moyen de la coquille 31 , déjà décrite à propos de l'élément quadrangulaire de toiture 27 représenté sur la Figure 5, on peut réaliser une unité modulaire d'ameublement (Figure 12)o La coquille 31 est pourvue d1un couvercle moulé 61 en forme de siège à dossier, fixé à la coquille par des rivets de bordure 38, comme le couvercle 35 de la Figure 5.On peut accoler deux coquilles 31 par leur plan diamétral 29. On peut aussi associer ensemble plusieurs paires de coquilles 31 accolées, par exemple suivant une implantation en chaîne correspondant à celle des éléments quadrangulaires 26 de la Figure 9, pour réaliser des bancs publics de grande capacité. Les coquilles 31 peuvent être fixées au sol au moyen d'une traverse de fondation montée dans les bossages 34. On peut renforcer et lester les bancs en remplissant les coquilles 31 de sable ou de ciment. Bien entendu, lsinvention n'est pas limitée aux modes de réalisation jupon vient de décrire à titre d'exemple, et on peut y apporter de nombreuses variantes sans sortir du domaine de l'invention. Par exemple, le profil des panneaux et des éléments de toiture, au lieu dtetre exactement circulaire, peut correspondre à un hexagone régulier, permettant de réaliser des surfaces planes pour les sections des panneaux et les parois verticales des éléments de toiture. On peut utiliser aussi divers autres tracés en polygones réguliers. De nombreuses variantes sont possibles par rapport aux matériaux, à ltéchantillonage et aux modes dtassemblage qu'on a décrits. En particulier, les panneaux de murs porteurs et de cloisonnement, analogues aux panneaux 1 et 15 des Figures 1 à 3, peuvent être réalisés en tale métallique mise en forme sur des machines à galets. On peut ainsi réaliser des éléments en acier inoxydable ou en alliage d'aluminium. Des poteaux de structure creuse, analogues aux poteaux 3, 14 et 16 des Figures 1 à 3, peuvent également être réalisés en métal, par exemple en tale pliée, ou en alliage d'aluminium formé par extrusion, suivant un profil précis. Les panneaux, sections de panneaux et poteaux en tale métallique peuvent être constitués de pièces assemblées par rivetage, ou soudées par résistance sur des machines à grand débit, assurant une fabrication solide et économique. Ces procédés d'assemblage sont également applicables aux éléments quadrangulaires et lenticulaires de la toiture, réalisés au moyen de pièces en tôle métallique embouties. Pour la fabrication des éléments de structure en matière plastique, éventuellement armés, divers moyens de soudage et de collage sont utilisables. Ces moyens permettent également associer à ces éléments de structure divers renforts ou éléments d'attache pouvant servir à l'agencement des édifices. REVENDICATIONS 1. Système de construction modulaire, notamment pour des édifices légers d'aménagement public, caractérisé en ce que ces édifices comportent des murs porteurs et des cloisons constitués, en partie au moins, de panneaux préfabriqués de profil incurvé sensiblement en quart de cercle. 2. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les panneaux comportent au moins voile, des nervures de renfort, et en bordure verticale des moyens d'assemblage profilés pour se fixer par embottement à des moyens dlassemblage deprofil complémentaire 'un élément adjacent. 3. Système conforme å la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage des panneaux comportent une gorge ayant au moins une lèvre en saillie qui forme un profil rétréci adapté à s'engager sur un profil épanoui de Itélément adjacent, et à retenir celui-ci. 4. Système conforme-à l'une des revendications 2 ou 3, carac térisé en ce que ltembottement du panneau et de l'élément adjacent s'opère transversalemet par élasticité. 5. Système conforme à l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte, entre les bordures de plusieurs panneaux voisins, un montant intermédiaire portant des moyens d'assemblage pour les bordures des panneaux. 6. Système conforme à l'une des revendieatsons 2 à 5, caract4- risé en ce que chaque panneau est composé de plusieurs sections contigus réunies entre elles par des moyens d' assemblage anaio gues à ceux des panneaux. 7. Système conforme I'ne des revendications 2 à 6, caracté- risé en ce que les panneaux ou autres éléments des murs et cloi- sons, tels que section de panneaux et montants int.ermédiaires présentent une structure titulaire constituée de deux voiles sensiblement parallèles, réunis par des nervures de renfort. 8. Système conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que la structure tubulaire constitue une conduite ae descente d'eau pluviale. 9. Système confor e à la revendication 7, caractérisé en ce que la fixation au sol d'au moins une partie des panneaux et des montants est assurée au moyen de platines modulaires préfabriquées, adaptées au profil tubulaire de ces éléments. 10. Système conforme à l'une des revendications l à 9, caractérisé en ce que la toiture comporte, au moins en partie, des éléments préfabriqués dont le profil en plan correspond sensiblement à celui des panneaux incurvés en quart de cercle des murs et des cloisons. 11. Système conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que la toiture comporte des éléments préfabriqués de profil quadrangulaire, biconcave et biconvexe, dont les sommets-correspondent chacun sensiblement à la bordure verticale d'un panneau sous-jacent. 12. Système conforme à'une des revendications 10 ou il, caractérisé en ce que les éléments préfabriqués de la toiture constituent des corps creux. 13. Système conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que les éléments de toiture comportent une coquille comprenuant quatre parois sensiblement verticales en position de service et un voile reliant les bords inférieurs de ces parois, un couvercle étant par ailleurs fixé aux bords supérieurs des parois de la coquille. 14. Système conforme à l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la toiture comporte des éléments ayant en projection sur le sol un profil lenticulaire biconvexe sensiblement formé de deux quarts de cercle accolés. 15. L'application d'un système conforme à llune des revendications 1 à 14, pour la construction d'édifices légers d'aménagement public, tels que kiosques, abris, cabines téléphoniques, bornes, boutiques, passages. 16 Système de construction édifices légers daménagement public, conforme à la revendication 15 et caractérisé en ce qutil comporte, au moins en partie, des panneaux de murs et de cloisons et des éléments préfabriqués de toiture montés suivant une trame régulière à maillage orthogonal, les lignes de cette trame présentant une succession de profils sensiblement en quart de cercle raccordés bout à bout, correspondant au profil des panneaux et des- éléments de toiture. 17. A titre de produit industriel nouveau, unité modulaire d'ågencement fixe ou d'ameublement, telle qu'un siège ou un banc, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins en partie des éléments de structure conformes à l'une des revendications 13 ou 14.