Brevet FR2414104A1 — publié le 19790803

La présente invention concerne un système d'architecture préfabriqué et évolutif. L'invention a pour but de réaliser des bâtiments suivant une constraction qui ne soit pas imposée sous une forme finie et immuable, mais qui puisse au contraire subir des transformations prévisibles ou imprévisibles au cours des trois phases de : conception , construction et usage. Le fait que des transformations puissent intervenir au cours des deux premières phases - conception et construction - est d'une grande utilité pour le martre d'oeuvre, et devrait permettre aux utilisateurs de participer à la création de leur espace et d'une partie de leur cadre de vie. Dans le temps, les usagers pourront modifier la disposition interne des bâtiments, tout comme ils pourront jouer sur les ouvertures en façade. Enfin, une répartition différente, ure autre affectation du batiment, ou un démontage suivi d'une reconstruction doivent pouvoir être envisagés. L'invention a donc pour but de réaliser des bâtiments - comportant une ossature boulonnée concentrant et transmettant les charges et les efforts à des points, la fonction porteuse étant séparée de la fonction d'enveloppe et de cloisonnement - formés d'éléments répétitifs capables de s'imbriquer les uns dans les autres. Un système d'architecture suivant l'invention comprend des éléments préfabriqués formant d'une part une ossature assurant la fonction porteuse des bâtiments et d'autre part des pièces d'enveloppe et de cloisonnement, ou pièces d'habillage, et il est caractérisé en ce que l'ossature définit une trame comprenant une série de modules juxtaposés sensiblement identiques les uns aux autres, le medule type formant un hexagone en projection sur le sol, et comportant une toiture convexe à trois pans incli nés. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le module type comporte six pans verticaux et trois pans de toiture disposés à la manière des faces d'une portion de la figure géométrique connue sous le nom de dodécaèdre régulier, ou rhomboèdre à 12 faces. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, en chaque emplacement de la toiture où les pans de toiture de trois modules adjacents devraient théoriquement former une concavité, on remplace ces trois pans de toiture par une calotte convexe composée des mêmes pans de toiture que la toiture du module type. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention , les pièce d'ossature coTncident sensiblement avec les arêtes des modules, et comprennent des poutrelles inclinées sur l'horizontale, des montants ver ticaux, et des noeuds de liaison reliant les poutrelles aux montants. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, chaque noeud de liaison comprend d'une part un corps solidaire de l'extrémité supérieure d'un montant, et d'autre part une tête supérieure dont les faces verticales définissent ensemble un hexagone suivant une section horizontale, chaque face comportant des glissières verticales en queue d'aronde susceptibles de recevoir une patte pour la fixation d'une poutrelle. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, chaque patte pour la fixation d'une poutrelle comprend d'une part un talci dont les bords latéraux forment des glissières en queue d'aronde d'une forme complémentaire de celle des glissières d'un noeud de liaison, et d'autre part un gousset perpendiculaire à la grande face externe du talon, soudé sur cette face, et dont le grand axe forme avec ladite granite face externe du talon un angle égal à l'angle que forme un montant - soit avec une poutrelle - soit avec la ligne de plus grande pente d'un pan de toiture. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, les po- teaux sont cylindriques et tubulaires, tandis que chaque noeud de liaison comprend un corps cylindrique qu'on enfile à l'intérieur du poteau correspondant, et une tête supérieure d'une largeur supérieure au diamètre du corps, cette tête butant contre l'extrémité supérieure du poteau. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le verrouillage du noeud de liaison sur son poteau s'effectue à l'aide d'un boulon dont la tige est engagée dans un trou axial du noeud de liaison pour le traverser de part en part, dont l'extrémité filetée regoit un écrou susceptible de prendre appui sur la face supérieure du noeud de liaison, et dont la tete est constituée par un oeil à l'intérieur duquel est engagée une broche, cette broche étant ancrée transversalement dans le poteau au-dessous du noeud de liaison. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'inventIon, 11 écrou prend appui sur la face supérieure du noeud de liaison par l'intermédiaire d'une rondelle enfilée sur l'extrémité filetée du boulon, cette rondelle constituant une butée qui empêche les pattes de fixation de cours ser vers le haut dans les gtlissières verticales du noeud de liaison, tandis que l'extrémité supérieure du poteau constltle une butée qui empe- che lesdites pattes de fixation de coulisser vers le bas. Suivant une caractéristiuue supplémentaire de l'invention, chaque élément vertical de façade est en deux parties, à savoir - une partie inférieure rectangulaire montée de façon à etre interchangeable, même sur un bâtiment existant, sans nécessiter un déncnta e de l'ossature ; - une partie supérieure fixe, ou imposte, qui est séparée de la partie inférieure par un élément de lisse appartenant à une lisse horizontale périphérique qui s'étend de façon continue tout autour du bâtiment, Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 est une vue en perspective montrant la trame d'ossature d'un bâtiment conforme à l'invention. - Figure 2 est une vue en perspective montrant le module type de cette trame d'ossature. - Figure 3 est une vue en perspective d'un dodécaèdre régulier. - Figure 4 montre la section à partir de laquelle on obtient le module type dans le dodécaèdre régulier. - Figure 5 est une section V-V (fig 1). - Figure 6 est une vue en perspective d'un autre b timent conforme b l'invention. - Figure 7 est une vue extérieure d'un noeud de liaison de l'cssatu- re de ce bfitiment. - Figure 8 est une section VIII-VIII (fig 7). - Figure 9 est une vue en perspective de ce noeud de liaison. - Figure 10 est une vue en perspective d'une patte associée au noeud de liaison. 8ar les dessins, on a représenté diverses constructions réalisables b l'aide des éléments préfabriqués du système d'architecture suivant l'in invention. Ces éléments préfabriqués forment d'une part une ossature assu rant la fonction porteuse des bâtiments, et d'autre part des pièces d'ha- billage assurant la fonction d'enveloppe et de cloisonnement. Comme cela est représenté sur la figure 1, l'ossature définit une trame comprenant une série de modules 1 juxtaposés et identiques les uns aux autres. Chaque module forme un hexagone en projection sur le sol. Com Be on le voit plus particulièrement sur la figure 2, le module type com- porte six pans verticaux 2 et trois pans de toiture 3. Pour définir géométriquement la forme du module type, on part du dodécaèdre régulier, ou rhomboèdre à 12 faces représenté sur la figure 3, et on sectionne ce dodécaèdre régulier 4 par un plan perpendiculaire à six des faces dudit dodécaèdre. On obtient une section hexagonale 5 et deux portions de dodécab- dre pouvant constituer chacune un module type (fig 4). En outre, en chaque emplacement de la toiture où les pans de toiture 6 de trois modules adjacents devraient théoriquement former une concavité (fig 1 et 5), on remplace ces trois pans 6 par une calotte convexe 7 composée des mimes pans de toiture 3 que la toiture du module type (fig 2). Dans un bâtiment réalisé suivant l'invention, tel que par exemple le bâtiment de la figure 6, les pièces d'ossature coïncident avec les arêtes des modules et les pièces d'habillage coincident avec les pans des modules. On considèrera en premier lieu l'ossature, qui comprend (fig 2eb7): des poutrelles 9 inclinées sur l'horizontale, des montants verticaux 10 et des noeuds de liaison Il reliant les poutrelles 9 aux montants 10. Les poutrelles 9 sont de préférence de section transversale prismatique. Certaines d'entre elles, comme la poutrelle 9a, constituent des poutrelles de rive. D'autres, comme la poutrelle 9b, constituent des poutrelles d'arête. Enfin d'autre, comme la poutrelle 9c, constituent des -poutrelles de renforcement disposées le long de la ligne de plus grande pente d1un pan de toiture. Les montants 10 sont constitués par des poteaux métalliques cylindriques et tubulaires. Les noeuds de liaison 11 sont d'une conception particulièrement originale. L'un d'entre eux est représenté seul sur la figure 9. Chaque noeud de liaison i1 comprend d'une part un corps cylindrique 12 et d'autre part une tête supérieure 13. Les faces latérales verticales de la tête 13 définissent ensemble un hexagone, cette tete 13 étant d'une largeur supérieure au diamètre du corps 12. Ainsi,quand le corps 12 est engagé dans l'intérieur d'un montant 10, la tette 13 bute contre l'extrémité supérieure du montant. Le verrouillage du noeud de liaison sur le poteau s'effectue à l'aide d'un boulon 14 (fig 8) dont la tige 15 est engagée dans un trou axial 16 du noeud de liaison pour traverser ce dernier de part en part. L'extrémité filetée du boulon 14 reçoit un écrou 17 et une rondelle 18 prenant appui contre la face supérieure de la tâte 13. La tête inférieure du boulon 14 est constituée par un oeil 19 à l'intérieur duquel est engagée une broche 20.La broche 20 est ancrée transversalement dans le poteau, au-dessous du noeud de liaison. L'une des extrémités de la broche 20 porte une tête 21 (fig 8), son autre extrémité recevant une goupille 22 à l'extérieur du montant 1C (fig 7). Des glissières verticales en queue d'aronde 23 sont taillées dans chacune des six faces latérales de la tête 13 (fig 9), et sont susceptibles de recevoir une patte 24 (fig 7, 8 et 10) pour la fixatio des poutrelles 9. Chaque patte 24 comprend deux fers plats soudés l'un sur ltau- tre, à savoir d'une part un talon 25 et d'autre part un gousset 26. Les bords longitudinaux du talon 25 forment des glissières 27 d'une forme complémentaire de celle des glissières 23. Le gousset 26 est perpendiculaIre à la grande face externe 28 du talon 25 contre laquelle il est soudé. Le grand axe 29 du talon 25 forme avec la face 28 un angle 30.Compte tenu du fait que chaque patte 24 peut être enfilée soit dans un sens, soit en sens inverse,dans les glissières 23 de façon que le gousset 26 pointe scit vers le haut, soit vers le bas, il suffit de prévoir deux types différents de pattes 24. Pour les pattes d'un premier type, destinées à la fixation des poutrelles de rive et des poutrelles d'arête, l'angle 30 est égal à angle que forment les poutrelles en question avec l'axe du montant 10 correspondant. Pour les pattes d'un second type, destinées à la fixation des poutrelles de renfercement 9c , l'angle 30 a une valeur légèrement différente.Lorsqu'une patte 24 est solidaire d'un noeud de liaison 11, son talon bute, vers le bas, contre l'extrémité supérieure du montant 10 correspondant, tandis que la rondelle 18 empêche le talon 25 de glisser vers le haut. La rondelle 18 comporte avantageusement une encoche 31 qui autorise le passage du talon 25 en face duquel elle se trouve (fig 9). Les pièces d'habillage sont constituées par des éléments verticaux de façade comprenant deux parties, à savoir (fig 6) : - une partie inférieure ractangulaire 32 - une partie supérieure fixe, ou imposte 33. La partie inférieure est interchangeable, même une fois que le ba- timent est entièrement terminé. Cette partie inférieure peut être un panneau en verre, un panneau opaque, une baie vitrée, une fenêtre, une portefenêtre, ou autre, au gré de l'utilisateur. L'imposte est séparée de la partie inférieure 32 par un élément de lisse 34 appartenant à une lisse horizontale périphérique qui s'étend de façon continue tout autour du bâtiment. Le principal avantage du système d'architecture selon l'invention réside en ce qu'on peut faire subir aux bâtiments des transformations prévisibles ou non prévisibles au cours des trois phases : conception, construction et usage. L'utilisateur peut changer la dispostiion des portes, des fenêtres, et il peut même enlever ou rajouter des pièces d'habitation. Les transformations intéressant uniquement les pièces d'habillage s'effectuent sans aucun démontage de l'ossature. Les transformations nécessitant des modifications de l'ossature peuvent être effectuées sans démonter complètement l'ossature, puisque chaque noeud de liaison peut recevoir après coup des pattes 24 supplémentaires, ou peut libérer les pattes qu'il porte individuellement grâce à une orientation convenable de l'encoche 31 de la rondelle 18. On notera que l'utilisation d'une ossature définissant, au sol, une trame à medule hexagonal permet de juxtaposer autant de modules que l'on veut sans former d'espaces vides. Si, lors d'un apport ultérieur de modules, on veut éviter la formation de concavité sur la toiture, et prévoir comme décrit ci-dessus des calottes convexes 7, il suffit d'inverser la position des éléments de toit correspondants. En évitant la présence de points bas au milieu de la toiture, on évite d'avoir à faire face à des problèmes dlévacuation d'eau, et il suffit de placer une seule rigole périphérique 35 solidaire de place en place de goulottes 36(fig 6). Ces bâtiments sont faciles à monter, même pour les particuliers, il n'est pas nécessaire de posséder des engins de levage spéciaux, ou d'avoir des connatssances particulières dans le domaine du bâtiment : le par tioulier peut acquérir son habitation en pièces détachées. Le toit se compose de préférence d'une série de panneaux juxtaposés, chaque pan incliné comprenant plusieurs panneaux 37 (fig 6). On monte d'abord les panneaux du bas, puis les suivants, chaque panneau s'appuyant par son poids contre celui qui est placé au-dessous de lui. On pose ensuite des couvre-joints 38 en tôle galvanIsée, puis des feuilles d'asphalte 39 clouées et collées. Ces bâtiments sont en outre relativement peu coûteux, en ce que la plupart des éléments dont ils sont composés peuvent être des éléments préfabriqués standard du commerce, à l'exception bien entendu des noeuds de liaison 11. En ce qui concerne la suppression des emplacements concaves de la toiture, on notera que le montage d'une calotte convexe 7 semblable à celle de la figure 1 ne s'effectue pas en ajoutant des pans de toiture supplémentaire, mais simplement en montant différemment les troIs pans de toiture prévus pour prendre place à cet endroit. On peut considérer que lton- réalise la calotte 7 en "retournant" les pans de toiture 6 suIvant les flèches 40 de la figure 5. REVENDIGATIONS 1. Système d'architecture comprenant des éléments préfabriqués formant d'une part une ossature assurant la fonction porteuse des bâtiments et d'autre part des pièces d'habillage assurant la fonction d'enveloppe et de cloisonnement, caractérisé en ce que l'ossature définit une trame comprenant une série de modules juxtaposés sensiblement identique s les uns aux autres, le module type formant un hexagone en projection sur le sol, et comportant une toiture convexe à trois pans inclinés. 2. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mô- dule type comporte six pans verticaux et trois pans de toiture disposés à la manière des faces d'une portion de la figure géométrique connue sous le nom de dodécaèdre régulier, ou rhomboèdre à 12 faces. 3. Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en chaque emplacement de la toiture où les pans de toiture de trois modules adjacents devraient théoriquement former une concavité, on remplace ces trois pans de toiture par une calotte convexe composée des même pans de toiture que la toiture du module type. 4. Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces d'ossature, qui cotncident, dans l'en- ensemble, avec les arêtes des modules, comprennent des poutrelles inclinées sur l'horizontale, des montants verticaux, et des noeuds de liaison reliant les poutrelles aux montants et comprenant chacun d'une part un corps solidaire de l'extrémité supérieure d'un montant, et d'autre part une te supérieure dont les faces verticales définissent ensemble un hexagone dans une section horizontale, chacune desdites faces comportant des glisfières verticales susceptibles de recevoir une patte pour la fixation d'une poutrelle. 5. Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce que chaque patte pour la fizatiDn d'une poutrelle comprend d'une part un talon et d'autre part un gousset, le talon et le gousset étant constitués par des fers plats soudés l'un contre l'autre, les bords longitudinaux du talon définissant des glissières en queue d'aronde d'une forme complétemtaire de celle des glissières d'un noeud de liaison, alors que le gousset, qui est perpendiculaire à la grande face externe du talon, est fixé contre cette face, et comporte un grand axe formant avec ladite grande face externe du talon un angle égal - soit à l'angle que font entre eux un montant et une poutrelle de rive ou d'arête , - soit à l'angle que forment entre eux un montant et la ligne de plus grande pente d'un pan de toiture, pour la fixation d'une poutrelle de renforcement. 6. Système suivant l'une quelconque des revendication 4 et 5, caractérisé en ce que les poteaux constituant les montants sont métalliques, cylindriques et tubulaires, chaque noeud de liaison comprenant un corps cylindrique qu'on enfile à l'intérieur du poteau correspondant, et une tête supérieure d'une largeur supérieure au diamètre du corps, cette tête butant contre l'extrémité supérieure du poteau. 7. Système suivant la revendication o, caractérisé en ce que le verrouillage du noeud de liaison sur son poteau s'effectue a l'aide d'un boulon dont la tige est engagée dans un trou axial du noeud de liaison pour traverser le noeud de liaison de part en part, dont l'extrémité filetée reçoit un écrou susceptible de prendre appui sur la face supérieure du noeud de liaison, et dont la tête inférieure est constituée par un oeil à l'intérieur duquel est engagée une broche, cette broche étant ancrée transversalement dans le poteau au-dessous du noeud de liaison. 8. Système suivant les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'écrou prend appui sur la face supérieure du noeud de liaison par l'inter- médiaire d'une rondelle enfilée sur l'extrémité filetée du boulon, cette rondelle constituant une butée qui empêche les pattes de fixation de coulisser vers le haut dans les glissières verticales du noeud de liaison, l'extrémité supérieure du poteau constituant par ailleurs une butée qui empêche lesdites pattes de fixation de coulisser vers le bas. 9. Système suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la rondelle comporte, sur sa périphérie, au moins une encoche qui laisse passer vers le haut la patte de fixation située en face d'elle,-l'encoche pouvant titre placée en face de l'une quelconque des faces de la tête du noeud de liaison. 10. Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque élément vertical de façade comprend essentiellement deux parties, à savoir - une partie inférieure rectangulaire montée de façon à être interchangeable, même sur un bâtiment existant, sans nécessiter un démontage de l'ossature - une partie supérieure fixe, ou imposte, qui est séparée de la partie inférieure par un élément de lisse appartenant à une lisse hor-zonta- le périphérique qui s'étend de façon continue tout autour du bâtinent.