Brevet FR2359259A1 — publié le 19780217

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux systèmes de construction de bâtiments et, en particulier, elle a trait å'-la construction industrialisée de structures de bâtiments dtun type comportant des sections de murs ou panneaux comprenant des éléments de charpente métallique, ainsi qu'à la construction de ces derniers éléments. Ces sections de mur ou panneaux peuvent constituer des éléments extérieurs verticaux porteurs de charges importantes et peuvent présenter une configuration et une construction modulaires, conformes à des dimensions normalisées de maniere a permettre des procédés d'assemblage modulaire. Bien que de nombreuses formes de système de construction de bâtiments employant des éléments de charpente pour bSti- ments du type ci-dessus mentionné aient déjà été proposées, les suggestions conventionnelles ont, en général, été moins satisfaisantes qu'on ne l'espérait, tout au moins sous certains aspects,et il est donc nécessaire pour faire face à la demande de prévoir des perfectionnements, principalement en ce qui concerne les systèmes pratiques et à grande souplesse d'emploi, présentant des caractéristiques de court peu élevé et n'exigeant pas l'intervention onéreuse d'une main d'oeuvre hautement spécialisée, surtout sur le chantier. Sous Un certain aspect, l'invention prévoit un élément de charpente de briment devant hêtre utilisé comme panneau mural d'une structure de bâtiment, ledit élément comprenant une charpente métallique rectangulaire composée de pièces de charpentes longitudinales espacées et de forme allongée représente tant les pièces horizontales supérieures et inférieures, des pièces de charpente d'extrémité également de forme allongée constituant des montants dZextrémité verticaux reliant ensemble lesdites pièces horizontales supérieure et inférieure et au moins une pièce de charpente intermédiaire de forme allongée s'étendant entre les deux montais d'extrémité et liée en des positions choisies auxdites pièces ae charpente supérieure et inférieure pour constituer au moins un montant intermédiaire espacé des et parallèle aux montants d'extrémité, dans lequel lesdites pièces de construction sont des profilés métalliques creux, lesdites pièces de construction longitudinales et lesdits montants intermédiaires étant constitués par deux profils en U pourvus de brides et assemblés partie ouverte contre partie ouverte pour former une structure allongée en caisson, chacun desdits montants dre'xtrémité étant constitué par un seul profilé en U pourvu de brides monté avec sa partie ouverte faisant face vers ltextérieur afin qu'il puisse sfenga- ger partie ouverte contre partie ouverte avec un montant d'extrémité similaire appartenant à un élément de construction adjacent. De préférence, les profilés en U pourvus de brides ont chacun une paire de brides retournées vers l'intérieur et une pluralité d'attaches en C sont engagées avec les paires respectives de brides retournées vers l'intérieur des paires de profilés en U pourvus de brides qui sont ainsi liées et assemblées pour former la structure en caisson de forme allongée des pièces de charpente longitudinales et des montants intermédiaires. Sous un autre aspect, un élément de construction de bâtiment pour être utilisé comme section de mur ou panneau mural dune structure de bâtiment comprend un élément de charpente métallique rectangulaire composé de pièces de charpente longitudinales de forme allongée et espacées, adaptées pour former des pièces de charpente horizontales respectivement supérieure et( inf8rieure, reliées ensemble par des pièces de charpente d'extrémité également de forme allongée adaptées pour constituer des montants d'extrémité verticaux, et une ou plusieurs pièces de charpente de forme allongée s'étendant entre les et liées auxdites pièces de charpente longitudinales et des positions sélectionnées pour former des montants intermédiaires espacés des et parallèles auxdites pièces de charpente d'extrémité, ledit élément de charpente comprend, en outre, au moins une ouverture constituée par les espaces ouverts de la monture de charpente existant entre les diverses pièces de charpente adjacentes, qu'il s'agisse de montants d'extrémité ou de montants intermé diaires, espaces qui demeurentkaprès avoir mis en place et assemblé d'autres composants ttls que fenêtres et portes, lesdits espaces étant obturés par un revateaent constitué par un matériau plastique destiné à former une barrière étanche et/ou isolante. D'une manière générale, les éléments de charpente sont conçus pour recevoir et supporter des composants auxiliaires, tels que, par exemple, des fenêtres ou des portes qui s'adaptent dans les ouvertures existant entre les paires de montants d'extrémité et de montants intermédiaires, de manière que le positionnement sélectif et l'aptitude à l'ajustement de ces derniers le long des pièces de charpente longitudinales supérieure et inférieure permettent la variation du dimensionnement des ouvertures pour stadapter aux dimensions et à 11 emplacement désiré des composants auxiliaires devant autre supportés et montés. Dans la fabrication des éléments de charpente qui peut être souvent effectuée avantageusement, soit totalement, soit en partie, en un lieu éloigné du chantier d'érection du bâtiment, après assemblage et liaison mutuelle des pièces de charpente, les composants auxiliaires prévus pour s'adapter aux espaces vides existant entre les paires adjacentes de montants d'extrémité et de montants intermédiaires, sont assemblés et liés mutuellement sur le chantier. Des supports supplémentaires pour ces composants auxiliaires peuvent également être prévus, si on le désire, et, dans ce cas, ils prennent la forme de traverses prenant appui sur les montants d'extrémité ou les montants intermédiaires. Ensuite, les espaces restants de l'élément sont recouverts et obturés au moyen d'un matériau de revêtement formant une barrière étanche et/ou isolante. Ce matériau de revêtement peut consister en, ou inclure une feuille mince ou membrane en plastique liée aux pièces de charpente longitudinales supérieure et inférieure, aux montants intermédiaires, ainsi qu'aulx traverses d'appui. Cependant, il est généralement préférable que le revêtement consiste en une mousse de plastique, spécialement un matériau en plastique cellulaire de faible inflammabilité et possédant d'excellentes propriétés d'isolation thermique, comme, par exemple, les mousses de polyisocyanate, commercialisées sous la marque de fabrique "Qwellflam". De tels matériaux en mousse de plastique peuvent être appliqués par injection dans les ouvertures ou espaces vides, pendant que l'élément de charpente est assemblé sur un simple gabarit, pour former un remplissage en forme de plaque d'une épaisseur substantielle s'étendant entre les pièces de charpente adjacentes, tout en étant liées par collage à ces pièces.On peut également prévoir noye dans la mousse de plastique, une mince plaque métalliquSe s'étendant de même entre les pièces de charpente adjacentes pour constituer une cloison pare-feu efficace. Les éléments de charpente entièrement montés sont transférés au lieu du chantier pour assemblage et mise en place, de préférence, sur une base horizontale pré-aménagée en utilisant une structure do soubassement qui peut consister en profilés métalliques de forme allongée constituant un moule destiné à couler un radier en béton. L'obturation des ouvertures des éléments de charpente au moyen du matériau do remplissage présente en cours de construction du bâtiment l'avantage résidant en ce qu'après une érection rapide des murs suivie par une mise en place rapide de la toiture la structure extérieure peut être~suffisamment étanche à l'eau pour permettre aux ouvriers de procéder à la finition de l'intérieur tout en étant à l'abri des intempéries. La toiture peut être supportée par les pièces de charpente longitudinales supérieures et contigdes, des éléments de charpente assemblés, ou sur des dispositifs connecteurs accouplant ensemble les éléments de charpente adjacents. La toiture peut autre de conception conventionnelle comprenant une pluralité de formes de toit auxquelles sont fixées, par exemple, des voliges devant supporter les tuiles ou tout autre matériau de couverture. Dans la structure finie, les éléments de charpente seront généralement-enrobés entre un revêtement extérieur et une garniture intérieure. Le revêtement extérieur peut être de n'importe quel type approprié, choisi parmi les briques, les dalles pré-collées, la pierre, le bois et même les panneaux en matériau synthétique. La garniture intérieure peut être également d'un type conventionnel quelconque tel que les plaques en plate, ou les panneaux en matériau offrant un degré de finition approprié. L'invention sera mieux comprise à la lecture -de la description détaillée qui suit et qùi fait référence aux dessins ci-annexés dans lesquels La figure 1 représente en élévation la structure de base d'une charpente métall w ue constituant un élément de charpente de bâtiment selon la présente invention, ainsi qu'une partie d'élément adjacent et les composants permettant l'assemblage de ces éléments. La figurez est une coupe horizontale selon Il-Il de la figure 1, après que les éléments de charpente adjacents ont été assemblés et fixés les uns aux autres en vue de construire et ériger une structure de batiment. La figure 3 est une coupe tranxversale à grande échelle montrant en détail la partie désignée par "M" dans la figure 2, partie qui représente la liaison entre les extrémités opposées de deux pièces de charpente appartenant à deux éléments de charpente adjacents. La figure 4 est une coupe transversale à grande échelle montrant en détail les parties désignées par "P" en figure 2 qui représentent la liaison de profilés en U avec brides d'assemblage pour constituer des structures en caisson dans les pièces de charpente intermédiaires et c'est également une coupe transversale selon VIa-VI~ ou IVb-IVb concernant les pièces longitudinales de charpente de la figure 1. La figure 5 est une vue perspective schématique montrant une section d'angle appartenant à une charpente assemblée. La figure 6 est une vue en élévation d'un élément de charpente légèrement modifié complété par des composants formant porte et fenêtre. La figure 7 est-une coupe horizontale, également à grande échelle et partiellement arrachée de deux éléments de charpente adjacents assemblés, montrant le remplissage en matériau plastique cellulaire destiné à fournir une barrière étanche et/ou isolante, obturant les espaces ouverts des éléments de charpente et remplissant également les pièces de charpente creuses en forme de caisson appartenant à ces éléments. La figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 7 mais montrant la coupe d'une section d'angle de l'ensemble. La figure 9 est une vue en plan montrant la fabrication d'une structure de soubassement sur laquelle les éléments de charpente de la présente invention peuvent être mis en place sur le lieu même du chantie La figure 10 est uneN;tue de détail partielle montrant un assemblage d'angle do la structure de soubassement de la figure 9. La figure 11 est une vue à grande échelle d'une partie de la structure de soubassement en cours d'assemblage. La figure 12 est une vue schématique en coupe transversale d'une structure de bâtiment complète. Dans les dessins, les éléments de charpente do bâtiment 10 sont montrés assemblés et liés l'un à l'autre bout à bout, lesdits éléments de charpente étant illustrés dans plusieurs figures, principalement sous leur forme typique représentée par une charpente métallique rectangulaire. Cette charpente est constituée par des pièces de charpente de forme allongée supérieures et inférieures 11 et 12, reliées ensemble à leurs extrémités par des pièces de charpente de forme aloongée 14, 14, formant des montants verticaux d'extrémité et par des pièces de charpente intermédiaires ou montants intermédiaires 15 espacés des et parallèles aux montants d'extrémité. Les montants intermédiaires 15 sont assemblés aux pièces de charpente supérieure et inférieure il et 12 en.des positions sélectionnées, par des équerres de fixation rivées 17. Dans une structure légèrement modifiée et non représentée, les dispositifs de fixation peuvent être du type à serrage, sous forme de structure en caisson ou en T, par exemple, ce qui permet un réglage de position ultérieur des montants inter médiaires, si cela est nécessaire. La figure 6 montre comment les montants intermédiaires peuvent être positionnés pour recevoir des composants supplémentaires tels qu'un ensemble de porte 19 et un ensemble de fenêtre 20 s'adaptant entre les montants verticaux adjacents et les traverses additionnelles respectives 21. Les pièces de charpente individuelles sont formées par des longerons de profilés métalliques en U 25 munies de brides. Les montants d'extrémité 14 consistent en une simple longueur de ce profilé en U 25 avec la partie ouverte orientée vers l'extérieur, mais les autres montants de charpente consis tent, de préférence, en deux longueurs assemblées dont les parties ouvertes se font face et sont liées ensemble par des attaches en C 26 stengageant sur des paires de brides respectives cambrées vers l'intérieur, comme le montrent d'une façon très claire les figures 4 et 7. Dans l'assemblage de chaque élément de charpente 10, des équerres d'assemblage en cornière et similaires aux équerres 17 sont utilisées avec profit pour assembler chaque montant d'extrémité aux pièces de charpente longitudinales supérieure et inférieure respectives et, après avoir monté la porte, la fenêtre ainsi que d'autres composants possibles, les espaces constitués par les ouvertures restant entre les pièces de charpente parallèles adjacentes, sont obturés par un revêtement protecteur qui n'est pas représenté dans la plupart des figures pour la simplification des dessins. Ce revêtement protecteur peut consister en une feuille mince en plastique à l'extérieur ou à l'intérieur ou bien une membrane, comme on le voit en 49 dans les figures 7 et 8, mais de préférence, il comprend à titre de variante, un remplissage en mousse de plastique 30 (voir figures 7 et 8) constituant une isolation thermique à faible inflammabilité s'étendant entre les et collée aux pièces de charpente adjacentes, avec une mince plaque de métal 31 noyée dans la mousse pour former une cloison pare-feu. De plus, comme on le voit dans les figures 7 et 8, les profilés en U montants verticaux sont également garnis d'un matériau en mousse de plastique en fin de montage. On peut voir que ltassemblage en alignement bout-àbout des éléments de charpente 10 fait que les montants d'extrémité en U 14 adjacents forment à'nouveau en se liant un profilé creux en caisson et ces montants d'extrémité des éléments de charpente adjacents sont joints par des plaques d'as ivées semblage de forme allongée 47 ssrivées sur place (voir figure 3).Les figures 5 et 8 illustrent le plus clairement possible le type préféré d'assemblage d'angle pour des éléments de charpente adjacents formant entre eux un angle donné, figures qui montrent bien que les éléments do charpente sont connectés par un profilé intérieur en forme de cornière 60 et par un profilé extérieur également en forme de cornière 61, l'un et l'autre de ces profilés étant rivés sur les montants verticaux d'extrémité respectifs. En utilisant le système de construction de la présente invention, comme on l'a précédemment mentionné, les éléments de charpente assemblés sont, de préférence, mis en place et en position au chantier sur un socle pré-construit et mis de niveau, préparé en mettant en oeuvre une structure de soubassement appropriée. La réalisation d'un socle type sera décrite ci-dessous en faisant référence aux figures 9, 10 et 11. D'abord, un soubassement rectangulaire en charpente métallique peut être étendu en utilisant des profilés métalliques en U 64, de forme allongée, sur des murettes en béton, ces profilés étant assemblés aux angles par des équerres extérieures de fixation 66 boulonnées en position (voir figure 10).Les profilés en U 64 sont mis de niveau au moyen de cales d'épaisseur à des intervalles donnés échelonnés sur leur longueur; ils sont pourvus à l'intérieur de supports en forme de cornière 68 dament boulonnés en position. Ces cornières sont pourvues de boulons de scellement 69 qui constituent des points d'ancrage pour des barres d'attache 70 qui sont réglées en longueur pour entretoiser la structure de façon appropriée. Âpres mise à niveau et dégauchissage, le soubassement est utilisé comme moule pour y couler un plancher en béton ou radier dont la hauteur va atteindre la face supérieure de l'aile horizontale des supports en cornière 68 (non montré dans la figure 11).Ensuite, lorsque le béton est pris, les profilés en U 64 formant la structure de soubassement peuvent être dégagés après avoir enlevé les écrous des boulons de fixation des équerres 68 (et des cornières support d'angle 68a) et avoir dévissé les équerres extérieures de fixation 66. Un tapis en matériau flexible et résistant à l'humidité peut être étendu sur la totalité de la surface supérieure du soubassement ainsi préparé et les éléments de charpente 10 sont assemblés et mis.en position avec leurs pièces de charpente longitudinales inférieures 12 reposant sur les supports en forme de cornière 68 et sur les supports d'angle également en forme de cornière 68a. En outre, en des emplacements intermédiaires, des sabots en profilé métallique en forme d'U (non montrés) peu vent être prévus sur le radier pour recevoir les pièces de charpente longitudinales inferieures 12 qui sont enfin fixées par rivetage à des intervalles prédéterminés. La figure 12 représente une structure complète de batiment et elle montre comment les éléments de charpente lo peuvent être posés sur un radier en béton 4i préparé comme on l'a décrit ci-dessus. La figure 12 indique aussi comment les éléments de charpente 10 complétés et posés peuvent être recouverts par un reveteient extérieur 43 et une garniture intérieure 44 et comment une toiture conventionnelle assemblée 45 peut être posée sur les fermes de toit 46, supportées par des dispositifs appropriés -fixéx à la partie supérieure des éléments de charpente formant les panneaux muraux extérieurs. REVENDICATIONS ............. t 10 Elément de charpentexpour batiment destiné à être utilisé comme panneau mural dans une structure de batiment, ledit élément comprenant une charpente métallique rectangulaire composée de pièces de charpente longitudinales espacées et de forme allongée constituant des pièces horizontales supérieure et inférieure, des pièces de charpente d'extrémité de forme allongée constituant des montants d'extrémité reliant ensemble lesdites pièces horizontales supérieure et inférieure, et au moins une pièce de charpente intermédiaire de forme allongée s'étendant entre et liée en des emplacements sélectionnés auxdites pièces de charpente horizontales supérieure et inférieure pour constituer au moins un montant intermédiaire espacé des et pa allèle auxdits montants d'extrémité, caractérisé en ce que les pièces de charpente sont des profilés métalliques creux, lesdits éléments de charpente longitudinaux et lesdits montants intermédiaires étant formés par une paire de profilés en U pourvus de brides, assemblés partie ouverte face à partie ouverte pour constituer un profilé en caisson de forme allongée et lesdites pièces de charpente ou montants d'extrémité étant constituées par un simple profilé en U pourvu de brides ayant sa partie ouverte orientée vers l'extérieur de manière à pouvoir se présenter face à face avec un montant d'extrémité similaire faisant partie d'un élément de charpente similaire adjacent pour être assemblé bout-à-bout avec ledit premier élément. 20 Elément de charpente pour bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profilés en U pourvus de brides ont chacun une paire de brides retournées vers l'intérieur, et dans-lequel plusieurs moyens de fixation en forme de C sont engagés avec les paires respectives de brides retournées vers l'intérieur des paires correspondantes de profilés en U pourvus de brides, pour assembler d'uno"part lesdites pièces de charpente longitudinales et d'autre part lesdits montants intermédiaires et former des structures en caisson de forme allongée. 30 Elément de charpente pour batiment selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la charpente métallique rectangulaire présente au moins un espace vide défini par les pièces de charpente adjacentes, par les montants d'extrémité ou par les montants interméliairest ledit élément de charpente comportant au moins un moyen d'obturation en forme de feuille ou de plaque constitué par un matériau plastique qui forme une cloison étanche et isolante dans l'espace vide do la charpente métallique. 40 Elément de charpente pour bâtiment selon la revendi cation'3, caractérisé par le fait que le moyen dtobturation est constitué par une mousse de plastique. 50 Elément de charpente pour bâtiment selon la revendi cation'4, caractérisé par le fait que le matériau en mousse de plastique constitue un remplissage thermiquement isolant et très peu inflammable s'étendant entre les et collé aux pièces de charpente adjacentes. 60 Elément de charpente pour bâtiment selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'élément d'obturation comprend également une plaque métallique s'étendant entre les pièces de charpente adjacentes et enrobée dans le matériau en mousse de plastique pour former une cloison pare-feu. 70 Structure de bâtiment ayant des panneaux muraux composés d'une pluralité d'éléments do charpente pour b timent selon l'une quelconque des revendications précéden*es, mis en position et assemblés bout-à-bout. 80 Structure de batiment selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend également une plateforme pré-construite constituant un soubassement mis de niveau à l'horizontale et sur lequel lesdits éléments de charpente sont mis en position et fixés. 90 Structure de bâtiment selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le soubassement est formé par moulage d'un radier en béton à l'intérieur a d'une structure en charpente métallique composée de profilés métalliques de forme allongée. 100 Structure de batåment selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que dans les pièces de charpente en forme de caisson appartenant auxdits éléments de charpente, est inoorporé un remplissage constitué par un matériau en mousse de plastique.