Brevet FR2343093A1 — publié le 19770930

La présente invention se rapporte à une structure de bâtiment de forme rectangulaire dans laquelle des panneaux de forme modulaire sont reliés entre eux peur former les parois latérales, les parois d'extrémités et le toit du bâtiment. Des structures de b timents constitues de panneaux pré-frabriqués, réalisés loin du site de construction du bâtiment, sont maintenant courantes dans l'industrie du bâtiment. Cependant, l'essemblage des panneaux préfabriqués ou autres ensembles modulaires tels que parois latérales, fermes de omble, colonnes et autres sur le site est réalisé au moins, en partie, par des techniques de construction classiques, et l'assemblage de ces ensembles modulaires dst d'autant plus difficile qutil y a davantage de ces parties du bâtiment à achever par des techniques de construction classiques. La présente invention réalise la formation d'une structure de bâtiment modulaire, entièrement édifiée sur le site, par l'emploi d'éléments pré-fabriqués sous forme d'ensembles-chassis, de panneaux de parois latérales et d'extrémités et de panneaux de toit, joints par embottement mécanique. Dans ce but, on réalise un certain nombre d'ensembles-chassis voûtés en porte-à-feux.en emboîtant différents éléments entre eux, et on les met en place d'une manière espacée latéralement, et sensiblement parallèle. Chaque ensemble comprend une colonne verticale en forme de T fixée à sa base et portant à son sommet des bras intérieur et extérieur qui en font partie intégrante.Une poutre horizontale est montée en porte-à-faux sur l'un des bras et un demi-arceau- fixé à sa base dans le sol à l'extérieur de la colonne et verrouillé à son extrémité supérieure à l'autre bras. Toutes les liaisons sont réalisées par emboitement mutuel de raccords mâles et femelles portés par les organes correspondants. Un panneau de toit est relié par ses bords opposés aux poutres horizontales des ensembles-chassis adjacents par embottement de raccords mâles et femelles portés par les organes correspondants.Une paroi latérale relie les colonnes verticales et est fixée à celles-ci par emboîtement similaire entre des raccords mâles et femelles portés respectivement par les ex trémités des panneaux des parois latérales et par les côtés latéraux des colonnes. Le bâtiment peut être terminé avec le côté oppose au demi-arceau laissé ouvert, ou un panneau de paroi latérale peut être monté de ce côté pour le fermer, ou encore on peut réaliser un bâti- ment de superficie double en érigeant des ensembles-chassis doubles, orientés de façon opposée et alignéslongitudinalement dans les mêmes positions latérales espacées et accoupler entre elles les extrémités en porte-à-faux des poutres horizontales par le truchement d'un fai- tage central d'accouplement et complété par emboîtement mutuel de raccords mâles et femelles portés respectivement par les extrémités des poutres horizontales et par les côtés de faîtage central en des positions convenablement espacées. Chaque élément de structure de bâtiment est constitué de préférence par une couche externe de matériau plastique rigide fibreux imprégné de résine, et de préférence un noyau de mousse de po kuréthane de manière à réaliser un élément de structure de haute rigidité, étanche aux intempéries et à l'eau pour supporter les conditions atmospheriques tout en restant relativement léger et dans lequel le noyau de mousse de polyuréthane ou son équivalent agisse comme isolateur thermique. Ces éléments nécessitant donc une préparation sur le site réduite au minimum, peuvent être réalisés loin du site et peuvent être facilement transportés jusqu'à celui-ci pour y être assemblés par une main d'oeuvre non-spécialisée. Un important objectif de la présente invention réside dans l'emploi de raccords mâles et femelles accouplés faisant partie des éléments respectifs et conçus particulièrement pour être compatibles avec les matériaux employés dès la conception des éléments de structure. Sous cet aspect, la disposition des raccords myes et femelles accouplés est sensiblement la même que celle décrite dans la demande de brevet nO , intitulée "Structure de bâtiment modulaire pré-fabriquée" et déposée le Le mode d'assemblage permet un démontage facile si nécessaire, et les éléments peuvent conporter des dispositions accessoires intégrées telles que cablage électrique et plomberie à un stade de réalisation permettant les connexions glectriques et mécaniques sur place entre les accessoires des éléments voisins, panneaux, poutres et autres. Aux dessins annexés - la figure 1 est une vue en perspective d'une structure de b timent de forme générale rectangulaire, conçue selon un mode de réalisation de la présente invention. - le figure 2 est une vue en coupe verticale suivant 2-2 de la structure de bâtiment de la figure 1. - la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un ensemble volté d'extrémité ou de cloison qui constitue un élément principal de la structure de bâtiment de la figure 1. - la figure 3A est une vue en perspvctive éclatée d'une partie de ensemble de la figure 3 montrant une variante de l'accouplement entre les éléments de celui-ci. - la figure 4 est une vue en perspective éclatée d'un ensemble voûté en porte-à-faux intermédiaire de la structure de bâtiment de la figure 1, montrant l'emb8ttement mécanique de ces constituants. - la figure 5 est une vue en perspective d'une partie du bâtiment de la figure 1, partiellement achevée, montrant en détail le mode d'assemblage des panneaux latéraux et des panneaux de toit. - la figure 6 est une vue en perspective d'une partie de la structure de bâtiment de la figure 5, plus avancée dans son assemblage, montrant en détail la disposition et l'assemblage de la poutre d'angle et du frettage dentral qui en font partie. - la figure 7 est une vue enJperspective agrandie et partiellement arrachée d'une colonne et d'une poutre de sol faisant partie de la structure de estiment de la figure I ainsi que leur mode d'emboStement. - la figure 7A est une vue en perspective et en coupe d'une variante de forme de la poutre de sol utilisable dans une structure de b timent de la figure 1. - la figure 8 est une vue en plan de l'emboStement entre la poutre horizontale et la colonne de la structure pour l'un des ensembles-chassis voltés en porte-à-faux de la structure de b timent de la figure 1. - la figure 9 est une vue en perspective éclatée de ltemboftement de la figure 8. - la figure -10 est une vue en coupe suivant 10-10 de ltemboStement du panneau de toit, du panneau latéral de la poutre d'angle et de la colonne verticale du bâtiment de la figure 1. - et la figure 11 est une vue en coupe suivant 11-11 de la figure 10. En se référant aux dessins, on voit que la figure 1 montre à titre d'exemple un mode de réalisation de la présente invention dans lequel la structure de estiment désigne généralement par 10 constitue un bttiment commercial, tel qu'un entrepgt ou autre, de forme générale rectangulaire, qui comprend essentiellement des ensembles voûtés en perte-à-faux d'extrémités ou de cloisons 12, des ensembles voûtés en porte-à-faux intermédiaires 14, disposés par paries opposées alignés longitudinalement. Ces paires sont jointes par un faîtage central 16 et définissent l'ossature de bâtiment. Cette ossature supporte un certain nombre de panneaux dd toit 18, de panneaux latéraux 20 et de panneaux d'extrémités tels que 22 at 22a.Chaque élément décrit de la structure et, dans le cas des ensembles 12 et 14, ses sous-éléments, sont constitués de préférence par une couche externe de matériau plastique rigide fibreux imprégné de résine, et possède de préférence un noyau de mousse de polyuréthanne ou autre de manière à constituer un élément de structure de haute rigidité, étanche aux intempéries et à l'eau pour supporter les conditions atmosphériques, tout en restant relativement léger et dans lequel le noyau de mousse de polyuréthane ou son équivalent agisse comme isolateur thermique. La structure de bâtiment 10, dont les éléments modulaires peuvent entre réalisés loin du site de construction, est érigée sur un site constitué par une aire de sol de niveau tel que 24, et les éléments sont supportés par des piètements de béton coulé comme en 26 et 28 , pour chaque ensemble volté 12 et 14. Dans ce but, et en se référant aux figures 2 et 3, on voit qu'un ensemble voOté d'extrémité ou de cloison 12 comporte essentiellement trois parties une colonne verticale 30 comprenant un bras gauche 32 et un bras droit 34, une poutre horizontale 36, reliée mécaniquement au bras droit 34 de la colonne verticale, et un demi-arceau 38.Ce demiarceau 38 a sa base 40 supportée par un piètement de béton 26 et son extrémité supérieure 42 accouplée mécaniquement et verrouillée au bras gauche 32 de la colonne en forme de T 30. On remarquera donc que l'emploi d'un chassis voflté en porte-à-faux an trois parties, ainsi que la relation intime qui existe entre ces parties qui le forment, permettent au chais de s'adapter à une situation en porte-à-faux dans laquelle le bâtiment serait pratiquement la moitié de celui représenté à la figure 1, et où les ensembles chassis de droite seraient absents de la structure, ou bien, comme représenté, de permettre la réalisation d'une structure de bâtiment caractériséeopar une situation en portée directe. Les ensembles voltés en porte-à-faux d'extrémités 12 sont pratiquement identiques aux ensembles intermédiaires 14, à la seule différence près que ces ensembles supportent les parois d'extrémités 22 et 22a. Si donc on doit remplacer un ensemble intermédiaire 14 par un ensemble 12 pour réaliser un cloisonnement intermédiaire entre les extrémités du bâtiment, les dimensions et caractéristiques uniformes des ensembles 12 et 14 permettent une substitution facile de l'un à l'autre. La liaison par emboStement mécanique entre les éléments qui constituent les ensembles 12 et 14 apparaît sur les figures 3, 3A et 4. A la figure 3, la liaison est assurée entre les extrémités 42 du demi-arceau 38, et la colonne verticale 30 grâce à l'em ploi d'une fente de raccord femelle 44 en forme de T qui reçoit un raccord mâle 46 en T de configuration et de dimensions similaires et le verrouillage est obtenu par déplacement latéral de 11 organe 38 par rapport à l'organe 40, par exemple. Une liaison mécanique légèrement plus complexe a lieu entre la colonne 30 et la poutre horizontale 36. Dans ce cas, la poutre horizontale 36 porte à son extrémité interne un raccord mâle à décrochement 50 qui s'accouple au raccord femelle en fente à décrochement 48 pour réaliser une liaison structurale de haute intégrité et résistant au mouvement. A ce propos, on notera que la poutre horizontale 36, étant disposée au-dessus du bras 34 de la colonne en T 30, permet au raccord maie 50 de tomber dans la fente femelle 48 au cours de l'assemblage et les surfaces de contact de la fente et du raccord mâte portent des moyens de verrouillage pour maintenir le support en porte-à-faux de la poutre horizontale 36 par rapport à la colonne verticale 30.A la figure 3, on voit que la paroi d'extrémité 22 est en deux parties, c'est-à-dire une section 52 de courte longueur jointe à une section 54 de plus grande longueur, ces sections ayant des longueurs sensiblement similaires à celles du bras 34 et de la poutre horizontale 36 qui les portent. L'extrémité de la section 52 est munie d'une fente verticale 56 qui constitue un raccord femelle coopérant avec un rebord en relief 58 pour positionner et relier solidement les sections 52 et 54 de la paroi 22 lorsque la poutre 36 est montée sur la colonne verticale 33. L'extrémité supérieure de la section de paroi 54 peut être équipée de la même façon. Cette section 54 comporte une ouverture de porte 60 et se termine par un ruban de raccord mâle 62 le long de son autre bord, alors que la poutre horizontale 36 qui le supporte se termine par un double raccord mâle 64.Le long d'un côté de celle-ci, un ruban en relief 66 constitue le raccord mâle pour un panneau de toit 18. On voit à la figure 4 la même relation pour un ensemble voûté en porte-à-faux intermédiaire 14 et, en outre, cette figure montre comment une poutre de sol indiquée par 68 est accouplée, à une extrémité, à la colonne 30 pendant l'érection du chassis du bâtiment. Dans ce but, la colonne 30 est munie d'un ruban en relief 70 servant de raccord mâle, légèrement incliné mais sensiblement vertical, qui s'étend sur la plus grande partie de la hauteur de la colonne et se termine à proximité d'une fente verticale 72 à la base 41 de la colonne, cette fente 72 recevant l'extrémité de la poutre de sol 68. Des ouvertures 74 sont ménagées en des posions longitudinalement espacées sur la poutre de sol 68 le long de son bord inférieur, pour permettre l'écoulement du béton après érection pour réaliser un sol en béton 76, figure 1. La base 40 du demi-arceau 38 et la bese 41 de la colonne 30 sont enchâssées dans des piétements de béton 26 et 28 respectivement, et supportées par eux. L'extrémité libre de la poutre de sol 68, figure 4, reste en position convenable jusqxià ce que la colonne 30 suivante soit mise en place, cette extrémité étant alors insérée dans la cavité femelle constituée par la fente 72 de cette colonne suivante. L'assemblage du châssis peut alors commencer lorsque le second demi-arceau 38 lui est fixé. En se référant à la figure 5, on voit la phase suivante de l'assemblage, qui commence lorsque l7rJn amène un panneau de toit 18 qui présente sur ses bords opposés respectivement des rubans de raccord mâle 16 et des fentes de raccord femelle 78. En faisant glisser le toit 18 le long des pautres horizontales 36, les fentes de raccord femelles 78 reçoivent les rubans de raccord mâle 66, ce qui verrouille le panneau 18 au chassie. En même temps, on laisse tomber le panneau latéral 20 en place entre les colonnes verticales espacées 30. Le long des bords latéraux du panneau latéral 20 sont ménagées des fentes de raccord femelle 80 qui reçoivent les rubans en reçoivent les rubans en relief de raccord mâle 70.En même temps, le ruban en relief de raccord mâle 82 incliné de la poutre de sol pénètre dans une fente de raccord femelle 85 située au bord inférieur du panneau latéral 20. Cé panneau latéral porte le long de son bord supérieur un ruban en relief de raccord mâle 84 qui se termine au voisinage, mais à une certaine distance du ruban en relief 76 du panneau de toit 18. La liaison latérale entre les ensembles-chassis adjacents est réaliséet grâce à des poutres d'angle 86 présentant des bords externes arrondis, mais par ailleurs de section rectantulaire. Ces poutres d'angle 86 présentent des fentes de raccord femelle 88 et 90 dirigées vers l'intérieur d partir des parois de fond et de côté de la poutre, la fente 88 recevant l ruban 84 du panneau 20, et la fente 90 recevant le ruban 76 du panneau de toit 18. Ainsi, ces fentes femelles sont susceptibles de recevoir à la fois les raccords males en relief prévus a cet effet sur les panneaux de paroi et de toit, ce qui verrouille entre eux le toit, la paroi, et les ensembles-chassis.En se référant à la figure 6, on voit que l'une des extrémités de chaque poutre d'angle est découpée suivant une cavité 92 qui reçoit le relief de raccord mâle 94 de la poutre d'angle 86 suivante dont l'extrémité vient buter. Les poutres d'angle 86 traversent des orifices 95 ménagés dans les colonnes 30 et ctest également en ce point que s'accouplent les raccords mile et femelle des extrémités correspondantes des poutres d'angle. Les orifices 95 ont une section rectangulaire modifiée en accord avec celle des poutre d'angle. Chaque orifice 95 a la forme de la poutre qui est elle-meme réalisée dans le meme matériau que l'arceau, de sorte qu'une résistance et une intégrité de structure convenables seront conservées dans cette zone critique du chassis que constitue ce coude.Les extrémités des poutres d'angle sont liées entre elles par une broche de plastique renforcée 96 au droit de chaque chassie. Des trous 100 et 102 alignés traversent la colonne 30 en franchissant les orifices 95, et les extrémités des poutres d'angle présentent des trous 104 et 106 ménagés respectivement dans la cavité femelle 92 et le relief mle 98, de sorte que lorsque la broche de verrouillage 96 est enfoncée dans le trou 100 au sommet de la colonne 30, dans le trou 104 de la cavité femelle d'une poutre d'angle, dans le trou 106 du relief mâle de la poutre suivante, et enfin dans le trou 102 au fond de l'orifice 95 de la colonne 30, les poutres d'angles et le ch ssis voûté sont clavetés ensemble. Lorsqu'on a mis en place le nombre d'arceaux désirés pour le bâtiment en position, on peut couler un sol de béton monolithe 76 autour de chaque base 40 et 41 de châssis, autour et en-dessous des poutres de sol 68, en particulier à travers les orifices 74, le béton atteignant le niveau où il noie le bord inférieur des parois latérales et terminales ainsi que la base 41 de la colonne de façon à constituer une étanchéité effective à l'eau et aux intempéries pour le b timent. En se référant aux figures 7 et 7A, on verra plus en détail comment les poutres de sol s'engagent dans les colonnes verticales 30. Dans ce but, la colonne 30, juste au-dessous du piètement 28, porte une fente 72 de section rectangulaire à son extrémité inférieure, mais se rétrécissant irrégulièrement en 72 a pour se conformer à la section du ruban en relief incliné de raccord mile 82 faisant partie intégrante de la poutre de sol 68, de sorte que le portion 82 pénètre dans la fente 72a lors du mouvement de la poutre de sol 68 dans la fente 72 suivant le sens des flèches. Le ruban en relief 70 qui dépasse de la colonne 30 et qui est légèrement incliné sur la verticalecxxrmeieraccord mâle 82, se termine à peu de distance de la fente 72 de sorte que le ruban 82 soit comme son prolongement.Suivant une variante, la poutre de sol 68 de la figure 7 peut être munie d'une portion horizontale 69, à angle droit, qui en fait partie intégrante et se termine par une fente de raccord femelle 71 s'ouvrant vers l'intérieur et recevant le ruban de raccord m le d'un panneau de sol (non-représenté) qui constitue une variante de réalisation du sol et élimine la nécessité d'un sol en bison. Le ruban de raccord mâle 82 est alors dirigé vers le haut suivant une légère inclinaison sur la verticale, comme le ruban 82 du mode de réalisation de la figure 7. Ainsi, un panneau de sol standard peut être conçu pour réaliser un système de sol analogue à celui décrit dans la demande de brevet mentionnée plus haut. La mise en place d'une "charpente rigide" pour supporter les panneaux de toit et les panneaux latéraux est rendue possible par l'emploi drun faitage central 16, dont la liaison aux extrémités extérieures des poutres horizontales 36 sera décrite en se reportant de nouveau à la figure 6. Les raccords femelles 110 prévus compor tent des paires de fentes 112 qui reçoivent les raccords mâles 64 en relief et de cette façon les jeux opposés d'ensembles-châssis emboîtés mécaniquement qui sont orientés à'opposé mais alignés constituent une situation en portée directe comme on l'a déjà noté. Les bords des panneaux de toit 18 qui font face au faitage central sont munis de rubans en relief de raccord mâle 76, qui pénètrent dans des fentes de raccord femelle 114 des bords latéraux corres pondants du faitage central 16. En se référant aux figures 8 et 9, on voit en détail comment la poutre horizontale 36 peut être verrouillée en porte-à faux à l'extrémité des bras 34 de la colonne verticale 30 et comment, grâce à ce verrouillage mécanique, la présence d'un châssis opposé joint par un faitage central ntest pas indispensable. On a remarqué que le bras 34 de la colonne 30 de la figure 3 se terminait à son extrémité externe par un raccord femelle à décrochement désigné généralement par 48, alors que la poutre horizontale 36 se terminait à son extrémité interne par un raccord mâle désigné généralement par 50.En fait, en se reportant de nouveau aux figures agrandies 8 et 9, on voit que la poutre horizontale 36 porte un décrochement tel que sa face supérieure 120 dépasse au-delà de sa face inférieure 122, tandis que la face inférieure 124 du bras 34 dépasse au-delà de sa face supérieure 126. Ainsi, les fentes qui constituent la partie-raccord femelle de ce bras 34 présentent également un décrochement comme on le voit en 128 et 130 à la figure 8, alors que les raccords mâles 132 et 134 présentent un décrochement correspondant aux décalage des fentes 128 et 130. Le procédé d'embottement et la butée entre les fa ces terminales- apparaissent clairement à la figure 8. Pour éviter que la poutre horizontale 36 ne dégringole en cas de rupture de son support en porte-à-faWx, oniemaxluera que, dans le mode de réalisation représenté de lsinvention, les surfaces qui définissent les fentes 128 et 130 ainsi que les reliefs 132 et 134 sont munies de tenons et mortaises qui non seulement assurent un alignement axial étroitement contrôlé de la poutre horizontale et du bras 34 qui la reçoit, mais encore suppriment par l'inclinaison des plans de contact entre les surfaces en regard, toute tendance que la partie de la poutre horizontale 36 qui constitue le support en porte-à-faux pourrait avoir à fléchir par rapport à la colonne en T 30 qui la supporte. REVENDICATIONS 1. Structure de construction modulaire préfabriqué caractérisée en ce qu'elle comporte : un certain nombre d'ensemblee châssis voûtés, un porte-à-faux, espacés latéralement et sensiblement parallèles, chaque ensemble-chassis comprenant une colonne verticale en forme de T portant des bras dépassant vers l'intérieur et vers l'extérieur qui en font partie intégrante et une base fixée dans le sol, une poutre horizontale montée sur l'un desdits bras et s'en éloignant vers l'extérieur suivant un porte-à-faux aligné et un demi-arceau fixé à sa base dans le sol d'un coté de ladite colonne et en alignemert avec celle-ci, et dont l'extrémité supérieure est montée sur l'autre bras de la colonne, lesdits éléments étant assemblés les uns aux autres par emboîtage de raccords mâles et femelles formés sur les éléments respectifs, et au moins un panneau de toit étant monté le long des bords latéraux opposés des poutres horizontales respectives des ensembles-châssis adjacents. 2. Structure de constuction suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit panneau de toit est monté à ladite poutre horizontale par emboîtement et verrouillage mécanique de fentes et de rubans en relief portés respectivement par ledit panneau et lesdites poutres horizontales. 3. Structure de construction suivant la revendication 1, caractérisÉe ce que pour chaque ensemble-châssis, l'extrémité de ladite poutre horizontale est montée sur ledit bras de colonne par des faces en décrochement définissant respectivement des paires multiples des reliefs de raccord mile et de fentes de raccord femelles, les surfaces en contact desdites fentes et desdits reliefs portant à leur tour des nervures et des fentes de mortaises coopté rante dont les axes longitudinaux sont perpendiculaires aux axes longitudinaux dudit bras et de ladite poutre horizontale pour empêcher le fléchissement de ladite poutre par rapport à la colonne de support en porte-à-faux lorsqu'elles sont montées 7tune sur l'autre. 4. Structure de construction suivant l'une quelconque des revendications t, 2 et 3, caractérisée en ce que les bords opposés desdites colonnes sont munis de rubans en relief de raccord mâle inclinés, ladite structure comportant en outre des panneaux de parois latérales disposés entre les colonnes des ensembles-châssis adjacents, ces panneaux portant, le long de leurs extrémités, des fentes de raccord femelles qui reçoivent lesdits rubans en relief de raccord mile de manière à verrouiller mécaniquement les panneaux de parois latérales auxdites colonnes. 5. Structure de construction suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les extrémités en regard desdits panneaux de toit et de paroi latérale sont munies de raccords d'assemblage, ladite structure comprenant en outre des poutres d'angles portant des raccords d'assemblages complémentaires sur ses côtés qui font face respectivement auxdites extrémités de panneaux et susceptibles de coopérer avec elles pour constituer une liaison étanche aux intempéries. 6. Structure de construction suivant la revendication 5, caractérisée en ce que chaque colonne comprend un orifice aligné avec lesdites poutres d'angle, de même taille et de même forme que ces poutres, lesdites poutres d'angle allant d'un ensemble-châssis à l'autre et étant supportées à leurs extrémités respectives par lesdites colonnes à l'intérieur desdits orifices. 7. Structure de construction suivant la revendication 6, caractérisée en ce que lesdites poutres d'angle sont munies à leurs extrémités de raccords mâles et femelles complémentaires, des trous destinés à recevoir une' broche de vernissage traversant verticalement les colonnes et franchissant lesdits orifices, lesdites extrémités des poutres d'angle à leurs raccords mâles et femelles étant munies de trous de broches correspondantes alignés qui traversent les raccords respectifs, ladite structure comportant en outre des broches de verrouillage mises en place dans lesdits trous pour verrouiller entre elles les poutres d'angle alignées à l'intérieur desdits orifices de colonne pour constituer une charpente de construction intégrée de grande intégrité structurale. 8. Structure se sonstruction suivant la revendication 7, caractérisée en ce que plusieurs paires d'ensembles-châssis disposés en opposition présentent les extrémités de leurs poutres horizontales éloignées desdites colonnes dans une position adjacente pace à face, ladite structure de construction comportant en outre un faitage central qui relie plusieurs paires d'ensembleschâssis auxquelles il est verrouillé mécaniquement, par ses côtés respectifs et les extrémités des poutres horizontales, pour consti tuer une charpente de construction intégrée de grande intégrité structurale.