Brevet FR2355973A1 — publié le 19780120

La présente invention concerne un procédé de préfabrication à ossature porteuse par composants élémentaires industrialisés en béton armé. Ce procédé a pour but d'obtenir des valides ossatures porteuses en partant d'éléments fondamentaux tels que: plinthes, poteaux, poutres et planchers. Ces composants sont prédisposés de façon adéquate en vue de leur ponction; ils peuvent être produits en grande série à coût très réduit en offrant une qualité de premier ordre. En cela réside leur principal avantage. Le procédé de préfabrication selon la présente invention peut être defini ouvert et "intégral": "ouvert" par le fait que, tout en ayant un processus propre, à l'aide ce procédé il est possible, si on le désire, d' employer der éléments préfabriqués de différente conception ou production déjà existants sur le marché (exemple: tous les types de planchers, de panneaux, préfabriqués ou traditionnels) ou bien d' achever le bâtiment selon la technique traditionnelle en limitant l'emploi seulement à 11 ossature; "intégral" par le fait qu' il concerne d'une manière générale la préfabrication industrialisée de tous les composants éé- mentaires du bâtiment: c'est à dire les plinthes de fondation, les poteaux, les poutres, les éléments de plancher, les panneaux de fa çade, les escaliers, etc. Par sa remarquable flexibilité d'emploi, ce procédé de construction industrialisée permet une très grande liberté de conception structurale et répond ainsi aux exigences les plus actuelles du bâtiment civil et industriel"normal" ou "antisismique". Au stade actuel de la technique de préfabrications les procédés les plus utilisés gravitent autour des systèmes suivants: a)- système de préfabrication lourde ou "tridimentionnel" voué à réaliser des cellules entières porteuses: les principales limites résident dans la manque de flexibilité, dans les difficultueuses et onéreuses mouvementations et dans les médiocres resultats architectoniques; b)- système de prefabrication à anneaux porteurs ou"bi dimentionnel": inconvénients presque identiques au système "tridi mentionnel"; c)- système de préfabrication par composants élémentaires ou "monodimentionnel":- c'est vers ce dernier système que s's riente le secteur de la préfabrication de même que le présent procédé, pour la survie, en particulier, du bâtiment civil. La nouveauté selon la présente invention réside dans la résolution du probleme diune valide liaison dans les noeuds de tous les composants élémentaires des ossatures des édifices par une solution technologique très origine} et fonctionnelle et en même temps de simple réalisation qui constitue la "clef de voute" de l'ossatu- re industrialisée selon le présent procédé. Ce procédé, particulierement intéressant pour la liaison verticale des poteaux, peut être valable également pour toutes autres liaisons d'éléments verticaux, porteurs ou non, pouvant être unis par ce procédé. La liaison, préliminaire à l'assemblage proprement dit, est réalisée selon un dispositif, faisant partie de la présente invention, constitué d'une plaque, métallique ou autre, sur laquelle (fig.1-4) seront orthogonalement prédisposées un certain nombre de tiges filetées (fig.1-6) et au moins un tige lisse (fig.1-7). Ladite plaque est rendue solidaire avec un capable élément à assembler (fig.2-1) en phase de production industrielle dudit élément et elle-même est capable à être liaisonnée avec une plaque sImilaire solidaire avec un autre élément à assembler. Le raceordement des plaques entre-elles est réalisé au moyen de manchons tendeurs (fig.4-8) qui liaisonnent entre-elles, deux à deux, les correspondantes tiges filetées, et au moyen de manchon coulissant (fig.l-9) par les correspondantes tiges lisses (fig.4-7). Les manchons tendeurs constituent la liaison rigide tandis que le manchon coulissant réprésente la premiére glissiére et ce dernier peut être lui même fixé à la fin de la course. Ensuite nous définirons lesdites plaques comme: plaques de liaison et de reglage". Nous illustrons maintenant les caractèristiques essen c. tielles des prinipaux composants de la méthode de préfabrication dont il est question dans la présente invention. les plinthes, à bases rectangulaires ou autre, sont du type allégés avec nervures, présentant une cavité de forme troncpyramidale inversée qui sert au parfait positionnement, par coulage de mortier anti-rétractant, de la "plaque de liaison et de reglage" fondamentale. les poteaux, déjà munis à leurs bouts desdites "plaques de liaison et de reglage", sont de préférence de section rec tangulaire creuse. Dans le cas expressément étudié pour la construction civile, ils ont la particularité d'avoir la section transversale des dimensions externes fixes et constantes (exemple: 0,35 x 0,45m) alors que les dimensions internes peuvent, par contre, etre variables selon les exigences statiques de chaque élément soit d'un même niveau, soit de niveaux successifs. La hauteur de chaque poteau peut atteindre, par exemple, 2,75m. Tous les poteaux permettent, par leur cavité interne, de recevoir des installations ou conduits de diverses natures ou peuvent si on le désire, être remplis "en oeuvre" sur chantier. Il peut être envisagé que certains poteaux, selon leur emplacement, peuvent être conçus avec des rainures permettant de recevoir, par exemple, de panneaux de façade. Les poutres porteuses,- venant se greffer sur les poteaux énoncés, peuvent avoir, dans ledit cas expressément étudié, des dimensions variables en longueur mais une largeur toujours constante de 0,35m et une hauteur initiale comprise entre 0,22m et 0,45m. Cette hauteur initiale de production sera achevée à la hauteur normale et constante de 0,45m en phase d'assemblage défique nitif en chantier: au mêmetemps / l'assemblage des éléments de plancher, à l'aide du bétonnage en oeuvre pour la dalle de liaison desdits éléments de plancher. Pour ce qui est des poutres de simple raccordement, ne soutenant aucun plancher, elles sont déjà realisées à leur pleine dimension de la section transversale: hauteur 0,45m, largeur 0,35m. les panneaux de façade sont eux même prévus en béton armé (par exemple d'environ 0,05m d'épaisseur) en plusieurs types normalisés dont certains sont pleins et d'autres vitrés. lesdits panneaux sont raidis à l'aide de nervures verticales et horizonta- les; leurs faces peuvent recevoir tout mode de revêtement ou peinture. On peut aussi emboîter ces panneaux dans les rainures des poteaux. les éléments de plancher, qui s' adaptent parfaitement à la présente méthode de préfabrication, ont déjà fait l'objet d'un depôt de brevet le 20/6/74 à Naples sous le n040415. Ces composants en sont prévus/canivaux, en béton armé, avec sous-face parfaitement plane et lisse; ils sont autostables et renferment des gabarits en polystyrene expansé comme corps de de charge et de façonnage de la dalle de liaison que l'on coule en oeuvre. Pour tous les autres composants qui concourent à la formation du bâtiment, tels qu'escaliers, parois équipées, cage dt ascenseur, etc., nous n'entrerons dans aucune description puisque le marché en offre déjà une gamme très étendue pouvant s'intégrer au present procédé de préfabrication défini "ouvert" à toute intégration. D'autres caractéristiques et avantages du present procédé,et particulièrement du dispositif de liaison des composants élémentaires de structure selon la présente invention, ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue axonométrique de l'armature d'un élément de poteau avec, aux extrémités, les"plaques de liaison et de reglage" selon la présente invention; la figure 2 représente une vue axonométrique d'un élément de poteau parfaitement completé selon la présente invention; la figure 3 est une vue de la section transversale agrandie du poteau de la fig.2; la figure 4 montre une coupe en section verticale de deux éléments de poteaux liaisonnés selon le dispositif objet de la présente invention; les figures 5a),b),c); 5d),e),f); 5g),h),i); sont une représentation de trois series d'éléments de poteaux selon les possibilités etudiées dans la progression des dimensions de la cavité interne et des rainures extérieures; la figure 6 est une vue latérale de la particulière armature etudiée pour les poutres de simple liaison; la figure 7 est une vue en plan de l'armature de la figure 6; la figure 8 est une vue latérale d'une poutre terminée munie de l'armature selon la figure 6; la figure 9 est une vue en plan d'une poutre terminée, munie de l'armature selon la figure 6; la figure 10 est une vue schématique pour le positionnement des composants suivants. plinthe sur propre sous-plinthe coulé en oeuvre; plaque de liaison et de reglage "fondamentale" sur le plinthe; deux poutres de simple liaison; élément de poteau du premier ordre; la figure 11 est une vue en plan du plinthe allégé; la figure 12 est une vue axonométrique reprénant les éléments de la figure 11; la figure 13 est une vue en plan d'un noeud structural pour une combinaison de deux poutres de simple liaison à assembler selon le présent procédé; la figure 14 est une vue en plan d'un noeud structural pour une combinaison de quatre poutres de simple liaison à assembler selon le présent procédé; la figure 15 est une vue en plan d'un noeud structural pour une combinaison de trois poutres de simple liaison à assembler selon le présent procédé; la figure 16 est une vue en plan d'un noeud structural dans une combinaison d'angle;; la figure 17 représente une vue partielle, avec coupe du plancher du premier étage, dlune structure parfaitement assemblée selon le présent procédé; la figure 18 représente une vue intérieure d'une possible maille structurale entre deux étages, avec Insertion d'un panneau de façade, selon le présent procédé; la figure 19 est la vue de façade de l'ensemble dont la figure 18; la figure 20 est une vue selon la coupe A-A de la figure 19; la figure 21 est une vue selon la coupe B-B de la figure 19; la figure 22 est une vue selon la coupe C-C de la figure 19; la figure 23 est une vue selon la coupe D-D de la figure 19; la figure 24 est une vue selon la coupe E-E de la figure 19; les figures 25 & 27 sont des vues latérales partielles de poutres porteuses de périmètre;; les figures 26 & 28 sont des vues en plan des poutres porteuses de périmètre respectivement des figures 25 & 27; les figures 29 & 31 sont des vues latérales des poutres porteuses internes; les figures 30 & 32 sont des vues en plan des poutres internes respectivement des figures 29 & 31; les figures-33a),b),c),d),e),f),g) sont des vues en plan des possibles noeuds structuraux à deux ou plus poutres porteuses, internes ou de périmètre, selon le présent procédé; la figure 34 est une vue axonométrique des composants confluents dans un noeud de périmètre à trois poutres dont, en bas de page, une vue en plan; la figure 35 est une vue axonométrique des composants confluents dans un noeud d'angle dont, en bas de page, la vue en plan; Dans toutes lesdites figures annéxées, le numérotage progressif rencontré est explicité par les annotations suivantes:: élément de poteau; cavité interne de forme légèrement tronc-pyramidale inversée; rainure de guidage et étanchéité des panneaux; "plaque de liaison et de reglage" supérieure avec prédisposition pour les rainures dont 0 ; "plaque de liaison et de reglage" inférieure avec tous les manchons; tiges de couplage, filetées; tige de guidage, lisse; manchons à double filetage interne (tendeurs); manchon prisonnier, coulissant; barre de la cage d'armature; étrier de la cage d'armature; vue en plan de la légère forme tronc-pyramidale in versée de la cavité interne d'un poteau;; fixation par n'importe quel procédé (préférablement soudure) de toutes les tiges des "plaques de liaison et de reglage" aux barres principales d'armature des poteaux; vue latérale d'une cage d'armature; vue en plan d'une cage d'armature; poutre de liaison préconçue pour noeud à deux poutres vue vue en plan de la poutre précité; crochet pour la mouvementation de la poutre; tôle métallique façonnée à dièdre et fixée aux barres principales.Cette tôle est perforée et sert à conte nir le bétonnage; plinthe nervuré de fondation; sous-plinthe à exécuter en oeuvre; cavité à remplir sur chantier à l'aide de béton; cavité préconçue pour l'assemblage définitif du noeud par coulage de béton en chantier; 024 poutre de liaison avec extrèmité préconçue pour l'as semblage dans un noeud à quatre poutres; 25- - poutre de liaison avec extrèmité préconçue pour l'as semblage dans un noeud à trois ou quatre poutres; 26 27 - - poutres de liaison avec extrèmités préconçues pour l'assemblage dans des noeuds à trois poutres; 28 29- poutres de liaison avec extrèmités préconçues pour l'assemblage dans un noeud d'angle; - - poutre porteuse;; 0- - section transversale du plancher; 32- extrados de la semelle en béton pour achever, en oeuvre, la hauteur des poutres, réaliser l'assembna- ge des noeuds et des éléments de plancher; 33- - profil inférieur des panneaux de façade; poutre - poutre porteuse avec rainure à 1'intrados permettant l'étanchéité supérieure du panneau due façade; 35- ailerons verticaux à emboîter pour l'étanchéité laté rale du panneau; - ~ espacement pour ltenrouleur des stores; baie de fenêtre avec feuillures; couvre-caisson d'enrouleur de stores; évidement permettant le coulissage du store; élément intérieur de tamponnage en panneau au plâtre; - face d'application de la barrière à la vapeur; ; - chambre pour insonorisation et isolation thermique; - - eventuelle perforation pour passage de canalisations; 14- - jeu de tolérance entre panneau et poteau; 45- $rainure à l'intrados d'une poutre pour l'arrêt supé rieur du panneau de façade; 46 48 49- poutres de périmètre avec extrémité préconçue pour confluer dans des noeuds structuraux à trois poutres; 8 - poutre de périmètre avec extrémité préconçue pour con- fluer dans des noeuds d'angle ou à trois poutres; - ~ paroi mince en béton armé pour contenir le bétonnage intégral en oeuvre; 54 51 52- ~ poutres porteuses internes avec extrémités préconçues pour plusieurs combinaisons d'assemblage; 9 ~ poutre interne avec extrémité préconçue pour combi- naisons à trois ou quatre poutres; 0s5- poutre interne avec extrémité préconçue pour combina ison à deux poutres. A présent, il faut souligner les divers avantages et les fonctions essentielles des "plaques de liaison et de reglage" ( 9&commat;) qui, entre autres, sont les suivants: a)- positionner correctement les barres d'armature; b)- prédimensionner exactement soit la longueur, soit la section creuse du poteau; c)- consentir une valable liaison verticale des poteaux dans un noeud propre à tous le autres composants élémentaires; d)- consentir, à l'aide du meme procédé rapide par lequel on met "en station" le "niveau à lunette", un aplomb très rapide (par faitement contemporain à la liaison) de chaque poteau sur son homologue du niveau inférieur. En pratique, après avoir engagé à l'aide du manchon coulissant la tige lisse de la plaque solidaire d'élément inférieur, on opére alternativement par deux, les trois manchons tendeurs de la plaque d'élément à liaisonner selon la présente invention. Ces manchons tendeurs, qui relient deux à deux les tiges filetées des plaques correspondantes, constituent la liaison rigide; tandis que le manchon coulissant réprésente la glissière et ce dernier peut être fixé lui même à la fin de la course. e)- consentir l'élimination, pendant le montage, le reglage et 1' assemblage des composants verticaux, de tous l'étaiements pro cisoires ou jambages obliques de contreventement. l'assemblage définitif est réalisé par bétonnage du noeud. ledit original procédé d'assemblage, selon la présente invention, consent à tous les composants à assembler leur â continuité, dans n'importe quel type de noeud structural. N'impor te-quelle structure, donc, peut etre calculée à la façon connue. Vue l'importance que la solidarité des noeuds de l'ossature a contre les seismes, principalement contre les sollicitations horizontales, on peut affirmer que le présent procédé est approprié pour être adopté en zone sismique, présentant les mêmes prérogatives du béton armé commun en oeuvre, avec lequel le susdit procédé en pratique concile. De ce qui précède et au moyen des dessins, ltoriginali- té du procédé est immédiatement perceptible. La présente invention ne se limite pas à la réalisation décrite, mais englobe n'importe quelle variante. REVENDICATIONS 1 - Méthode de préfabrication du bâtiment, caractérisée en ce que l'assemblage d'au moins deux éléments structuraux préfabriqués se fait au moyen de plaques ( de préférence métalliques) solidaires aux mêmes éIéments et munies de tiges et manchons, dites : "plaques de liaison et de réglage". 2 - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de poteau sont creux et, une fois les dimentions extèrnes définies, elles resteront fixes et constantes aux divers étages, alors que les dimensions internes sont variables dans un même élément et dans les éléments des étages successifs selon profils tronc-pyramidaux (ou tronc-conique) inversés qui sont déterminés par les éxigences statiques. Méthode caractérisée également par le fait qu'a chaque extrémité des poteaux est fixée une desdites plaques de liaison et de réglage" laquelle est conçue d'une ouverture intérieure correspondante à la section creuse du poteau.Méthode caractérisée en ce que ces plaques sont munies d'au moins trois tiges filetées et d'au moins une'tige non filetée, lesquelles sont placées de fa çon à pouvoir être liaisonnées avec d'autres tiges homologues elles-mêmes disposées de façon adéquate sur une autre plaque similaire solidaire de l'élément à assembler, ces tiges sont reliées deux à deux au moyen de manchons tendeurs pour les tiges filetées, et de manchon coulissant pour la ou les tiges non filetées. 3 - Méthode selon les revendications 1 & 2 caractérisée en ce que les plinthes sont à base rectangulaire du type allégés, nervurés, ayant sur la face supérieure une cavité de forme tronc-pyramidale inversée, apte à recevoir, pour positionnement et fixation en oeuvre, une plaque de liaison et de réglage". 4 - Méthode selon n'importe quelle des revendications précédentes caractérisée en ce que toutes les poutres porteuses présentent une largeur constante et une hauteur qui d'une dimension initiale préétablie, est achevée à des hauteurs supérieures par simple bétonnage en oeuvre. 5 - Méthode selon n importe quelle des revendications précédentes caractérisée en ce que les poutres de simple liaison ont une dimension constante de la section transversale. 6 - Méthode selon n'importe quelle des revendications précédentes caractérisée par le fait que lestamponnages extérieurs ou panneaux de façade, sont du type à double panneau dont l'extérieur (panneau de façade proprement dit) est réalisé en paroi mince monolithique nervurée horizonta0s-snt et verticatement.Ces panneaux sont équipés ou non pour recevoir l'huisserie des fenêtres ou portes-fenêtres et peuvent avoir des finitions extérieures en peinture ou tout autre mode de revêtement aussi bien qutapplication de "barrière à la vapeur" à la face intérieure. 7 - Méthode selon n'importe quelle des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments de plancher sont prévus en poutrelles canivaux autostables en béton armé, à base inférieure (sous-face) parfaitement plane et lisse, qui renferment des gabarits en polystyrène expansé, ces poutrelles étant assemblées par coulage d'une semelle en béton. 8 - Méthode selon n'importe quelle des revendication précédente;, caractérisée en ce que tous les éléments qui confluent dans un noeud structural sont préconçus de façon à pouvoir s'adapter à l'assemblage à réaliser au moyen desdites plaques liaison et de réglage, par bétonnage du noeud. 9 - Dispositif pour l'assemblage d'éléments structuraux préfabriqués du bâtiment, caractérisé parle fait qu'il est constitué par une plaque (de préférence métallique) dont une face est munie, par tous moyens de fixation, d'un certain nombre de tiges filetées et d'au moins une tige non filetée. Cette plaque est rendue solidaire de n'importe quel convenable élément structural, en phase de production industrielle dudit élément, et elle-même est apte par ses tiges, à astre liaisonner avec une autre plaque similaire rendue (ou à rendre) elle aussi solidaire d'un autre convenable élément, au moyen de manchons tendeurs reliant les correspondantes tiges filetées et à l'aide de manchons coulissants reliant les tiges non filetées, des deux plaques opposées. 10 - Dispositif selon la revendication précédente caractérisée en ce que la ou les tiges non filetées ont une fonction de guidage dans la liaison de deux éléments structuraux. 11 - Dispositif selon la revendication 9 , caractérisé en ce que le ou les manchons non filetés peuvent, si nécéssaire et après positionnement, êtres fixés, par tout procédé, soit à la ou les tiges non filetées, soit directement à la plaque. 12 - Méthode de préfabrication du bâtiment substantiellement telle que décrite par le présent dépôt de brevet avec références aux dessins annexés. 13 - Dispositif pour l'assemblage d'éléments structuraux préfa briqué s du bâtiment tel que décrit et illustré par le présent dépôt de brevet.