Brevet FR2408696A1 — publié le 19790608

La présente invention se rapporte à un élément préfabrigiié pourle bâtiment, cet élément étant perfectionné aussi bien en ce qui concerne sa solidité que les possibilités d'isolation thermique et phonique, ainsi que pour d'autres raisons qui apparaîtront plus clairement dans la descnption qui suit. On connaît déjà des éléments de structure préfabriqués de types divers, destinés à être utilisés dans le bâtiment et, en particulier, de tels éléments permettant de construire des édifices préfabriqués d'habitation et, d'une façon générale, des édifices à usage civil, en faisant une economie importante de temps et de-main-d'oeuvre par rapport aux procédé classiques. Les éléments préfabriqués connus dans la profession présentent cependant quelques inconvénients que l'on se contentait jusqu'à ce jour de considérer comme inévitables, tout en estimant qu'ils étaient largement compensés par leurs avantages. Mais, cela n'empêche pas les personnes qui sont, en définitive, les usagers de tels éléments préfabriqués (c'està-dire les habitants des maisons instruites à l'aide de tels éléments) d'être irrités par de tels inconvénients, surtout en ce qui concerne la mauvaise isolation thermique et phonique, caractéristique de ces éléments préfabriqués et, par suite, des ensembles d'habitation réalisés à l'aide de ces derniers. Cela présente des désagréments importants pour les usagers d'une maison ainsi construite, surtout en ce qui concerne les diverses isolations, désagréments auxquels on ne peut remédier qu'à l'aide dtinstallations croûteuses comme, par exemple, des dispositifs de climatisation, ou en tout cas, à la condition de faire une grande dépense d'énergie, par exemple pour le chauffage l'hiver. Dans tous les cas, les dépenses sont augmentées, ce qui diminue l'intérêt économique d'un tel type de construction. Un autre inconvénient non négligeable des éléments préfabriqués connus tient au fait que, pour construire une unité d'habitation, il est nécessaire de préparer un certain nombre d'éléments structuraux ayant des formes et des dimensions diverses, ce qui implique la préparation d'un grand nombre de moules et ce qui entraîne certaines difficultés de stockage et de transport du lieu de production jusqu'au chantier de montage. De plus, les éléments préfabriqués connus ont, en ce qui concerne la solidité et la rigidité, un assez mauvais comportement, ce qui pose des difficultés pour leur utilisation dans des constructions à réaliser par exemple dans des régions soumises à des secousses telluriques. Enfin, avec les éléments de structure connus on éprouve souvent des difficultés de finissage, en particulier en ce qui concerne l'etanchéite par rapport à l'extérieur, ce qui exige des travaux de maçonnerie sur place, tandis qu'avec ce type de construction, la tendance est de supprimer dans toute la mesure du possible les travaux de maçonnerie, qui sont rempla cés par de simples montages mécaniques. Le demandeur a imaginé, et cela constitue l'objet de l'invention, un élément de structure préfabriqué capable de supprimer en grande partie les inconvénients indiqués plus haut et permettant de construire des unités d'habitation possédant des caractéristiques qui n'avaient jamais été obtenues jusqu'S ce jour, ou tout au moins, des caractéristiques que l'on n'avait pas encore pu grouper dans une même construction. L'invention vise donc un élément de structure préfabri- qué pour le bâtiment, cet élément etant capable de supprimer, ou tout au moins de réduire le plus possible, les inconvénients signalés plus haut, du fait qu'il est en mesure d'assurer, tout en maintenant les prix à une valeur raisonnable, une isolation satisfaisante aussi bien du point de vue thermique que du point de vue phonique, et présentant un excellent comportement en ce qui concerne la solidité et la stabilité. L'invention a également pour objet un élément préfabriqué pour le bâtiment, cet élément a la condition que l'on en utilise un nombre d'exemplaires suffisants permettant de construire des unités d'habitation qui n'exigent pas l'utilisation d'autres éléments de structure de formes et de dimensions diverses. Il en résulte cet avantage économique important que lton n'a besoin que d'un seul moule, ainsi que des simplifications importantes dans le stockage et le transport de telles structures. L'invention vise encore un élément préfabriqué pour le batiment qui, bien que possédant de lui-même une forte rigidité statique en particulier dans la direction longitudinale, est spécialement conçu pour être encore plus rigide dans la direction transversale et pour pouvoir, par conséquent, résister à des secousses très fortes. L'élément de structure préfabriqué conforme à l'invention a la forme d'un U en béton armé vibré et il est caractérisé par le fait qutil comporte des côtes, ou nervures, horizontales et verticales, tout au moins le long des bords du U, dont la paroi de fond est creuse et renferme un matériau d'isolation thermique et phonique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif et nullement limitatif, une forme de realisation. Sur ces dessins, - la figure 1 représente en-perspective, un élément de structure selon l'invention, - la figure 2 est une vue de côté- correspondant à lå figure 1, en partie en coupe, et elle montre, en outre, la partie A plus grande échelle; - la figure 3 est une vue en plan de divers éléments de structure selon l'invention disposés côte à côte de manière à former une unite d'habitation ; et - la figure 4 est une vue en perspective d'un exemple d'unité d'habitation d'un type plus complexe, réalisée à l'aide des éléments de structure selon l'invention. L'élément préfabriqué 1 selon l'invention (figure 1) a, en gros, la forme d'un U dont la longueur est supérieure au double de sa largeur, cette dernière étant elle-même un peu plus petite que la hauteur, cette hauteur étant au moins égale à a valeur minima prévue par les normes administratives en ce qui concerne la hauteur d'une pièce d'habitation. Cet élément 1 comprend, en gros, un fond 2 et deux ailes latérales 3 et 3'. Le long de tous les bords de 1'U, c'est-à-dire sur tout le pourtour de chacun des trois panneaux rectangulaires 3 et 3' qui constituent l'élément 1, sont prévues des côtes ou nervures verticales 4 et des côtes ou nervures aussi bien horizontales que transversales 5a. Dans le cas particulier de la forme de réalisation représentée sur la figure 1, il est prévu en outre une côte ou nervure longitudinale 5', disposée en position médiane sur le fond 2. Si l'on se reporte à la figure 2 et en particulier à la partie A à plus grande échelle on voit que la partie 3 de fond 2 est creuse et constitue une chambre ou espace vide 6 dans laquelle on a introduit un matériau d'isolation thermique et/ou-phonique qui, à la limite, pourrait être simplement de l'air, mais qui est de préférence un matériau isolant tel que du polystyrol, de la vermiculite, de la laine de verre par exemple, introduit au momentdela fabrication de l'élément 1. Comme on peut le voir, en se reportant spécialement aux figures 3 et 4, on peut simplement en disposant côte à côte et en superposant plusieurs éléments préfabriqués 1 obtenir un ou plusieurs appartements indépendants les uns des autres et disposés dans un même plan, si l'on se contente de disposer des éléments 1 convenablement côte à côte, ces appartement étant recouverts d'un panneau supérieur, non représenté, mais analogue au fond 2-ou bien suivant deux étages en superposant à chacun des éléments 1 de la figure 1, un élément identique mais retourné. Dans ce dernier cas, un plancher ou plafond préfabriqué sépare les deux étages qui communiquent pas des marches d'escalier pouvant faire partie de l'un des éléments inférieurs. En disposant côte à côte un certain nombre d'éléments 1 dans la direction transversale, c'est-à-dire en mettant en contact les côtes ou nervures verticales 4 et horizontales 5, on obtient une unité d'habitation dont la largeur est égale a la longueur d'un unique élément I et dont l'autre dimension est un multiple de sa largeur. La séparation des espaces intérieurs peut avantageusement se faire à l'aide de parois, ou cloisons, avant mobiles, de façon que l'on puisse les déplacer pour modifier évantuellement les dimensions des diverses pièces d'habitation à l'intérieur de chaque unité d'habitation, en fonction des besoins.On obtient de la sorte,. sans avoir à modifier le volume global de la structure portante, une souplesse dans la répartition des diverses pièces de l'édifice, des modifications apportées à cette répartition n'exigeant pas l'inte.- vention de spécialistes du bâtiment ou d'installateurs et pouvant être effectuées par l'utilisateur lui-même du fait que sont déjà installés les dispositifs d'accrochage et de raccordement ainsi que les passages et tubulures destinés à la cuisine et aux pièces secondaires.Les marches d'escalier donnant accès à un éventuel étage supérieur, auquel on a fait allusion plus haut, ainsi que la cuisine et les pièces sanitaires, comme la salle de bain, la douche ou les W.C., seront de préférence groupés en un même élément de structure, identique par ailleurs aux éléments normaux 1 et installé de préférence au centre de l'unité d'habitation, comme indiqué en 10 sur la figure 3. Selon une caractéristique fondamentale de l'invention et comme on le voit plus clairement sur la figure 3, entre deux unités d'habitation contingües, construites a. l'aide des éléments de structure 1, les côtes, ou nervures latérales 4 limitent des espaces vides 11, fermés à la partie inférieure et même, dans certains cas, à la partie supérieure, dans le cas d'habitation à deux étages par les côtes ou nervures longitudinales 5. De tels espaces vides ou cavités ont une très grande importance du point de vue de l'isolation, en raison du fait par exemple que l'on peut les remplir à l'aide d'un matériau d'isolation phonique, de façon particulièrement avantageuse par du sable, pour atténuer les bruits entre un appartement et un autre.En outre, de telles cavités 11 permettent facilement le passage des canalisations et des conducteurs d'énergie électrique. Lesdites côtes ou nervures peuvent former des espaces vides analogues 12, du côté de l'extérieur, entre les parois latérales 3 et un éventuel revêtement extérieur d'étanchéité 13. S'il existe de tels espaces vides 12, ils seront avantageusement remplis d'un matériau d'isolation thermique, à la diffé rence des espaces vides 11, en vue de diminuer la déperdition de chaleur vers l'extérieur. Le choix des matériaux isolants ne pose pas de difficultés particulières et l'utilisateur adoptera, dans chaque cas d'espèce, ceux qui conviennent le mieux, par exemple aux besoins et aux conditions climatiques. En général, il est préférable d'utiliser un matériau d'isolation thermique de très bonne qualité pour les espaces vides 12 tournés vers l'extérieur, par exemple du polyuréthane et un matériau de moins bonne qualité, par exemple du polystyrol expansé, dans la cavité 6, sur le fond de l'élément 1. Mais, au contraire, si la partie 5 de l'élément est destinée à constituer la toiture de l'ensemble d'habitations 12, on aura soin d'utiliser un bon isolant thermique même pour la cavité 6, s'il n'est pas prévu d'autres unités d'habitation au-dessus et que, par conséquent, l'on a un contact direct avec l'extérieur, au contraire si l'on 9 des unités d'habitation superposées, comme par exemple dans le cas représenté sur la figure 4, il faut tenir compte du fait qu'en plus des deux cavités 6 des deux parois de fond 2 voisines, on a un espace vide 21 qui est du au côtes, ou nervures 5 et 5a. On pourra donc doser l'isolation en fonction des besoins, à- la condition de prévoir le remplacement du matériau situé à l'intérieur par un autre matériau estimé préférable. Cela constitue un autre des aspects les plus intéressants de l'invention. En ce qui concerne les revêtements d'isolation extérieurs, il faut considérer que ceux-ci peuvent être des revêtements classiques mais que, surtout dans le cas de ceux de la façade destinés à l'éclairage naturel des pièces d'habitation et à la communication avec l'extérieur, il est préférable d'utiliser des panneaux de verre. En ce qui concerne les parois latérales, les côtes ou nervures verticales 4 peuvent constituer le support de panneaux verticaux revêtus d'une coloration absorbante et munis d'un vitrage extérieur de façon à produire un effet de serre pour l'accumulation des rayons solaires et leur utilisation directe ou indirecte en vue du chauffage des pièces d'habitation.Suivant une variante, à la condition de prévoir des ouvertures convenables a la base et au sommet des cloisons verticales, on peut obtenir un système de circulation d'air reposant sur des courants naturels de convexion sans avoir à faire appel à des sources d'énergie extérieures. Cela assure une nouvelle économie dans la réalisation de constructions faisant appel aux éléments ou structures selon 11 invention. Pour ce qui est du comportement statique d'une construc tion réalisée à l'aide d'éléments de structure selon l'inven tion, la caractéristique de rigidité propre aux structures en forme d'U ou.en forme de C est bien connue. Si l'on remarque que de tels éléments de structure sont disposés côte à côte de manière à constituer encore une structure en forme de C, - il en résulte une rigidité importante, en particulier dans la direction longitudinale. Dans la direction transversale, on peut améliorer la rigidité en introduisant des éléments spéciaux de renforcement antisismiques, disposés comme des parois ver ticales transversales, par exemple comme représenté sur la figure 3 en 14.De façon avantageuse, de tels panneaux transver saux 4 de renforcement seront installés en face de 11 élément central 10. Les efforts verticaux sont transmis directement aux fondations par les côtes 3 et 3 de chacun des éléments de structure l, tandis que les efforts horizontaux-sont-dus par exemple à une secousse tellurique sont transmis aux parois 3 et 3' et aux panneaux transversaux 14 de renforcement par l'in termédiaire de la toiture et par la partie horizontale des éléments de structure intermédiaires . La continuité, dans la direction verticale et dans la direction horizontale-,- - est assurée par des moyens de liaison localisés entre un élément de structure et un autre, ainsi que pa-r des poutres de liaison, (non représentées), qui peuvent être transportées sur place entre les cloisons verticales 14. Les moyens de liaison verticaux disposés entre deux éléments de structure contigus revêtent la forme de véritables petits-piliers, en raison de la disposition particulière des nervures verticales 4 qui, comme on peut le voir d'après les figures 1 et 2, forment un angle-dièdre entre le côté du panneau 3 ou 3' et la partie qui est directement relié a la nervure avant 5. En chaque point ou sont reliés quatre de tels éléments, les côtes ou nervures verticales 4 délimitent un espace de forme prismatique qui, une fois rempli de béton, constitue un véritable pilier vertical.Bien entendu, on pourra, si cela- est nécessaire couler du béton également dans l'un ou plusieurs des espaces 11 de la figure 1, entre éléments de structure I voisins, au lieu de les remplir d'un matériau isolant, de façon à augmenter encore davantage la rigidité de l'ensemble. De telles possibilités rendent ltélément de structure selon l'invention particulièrement approprié à des constructions dans des régions sujettes à des secousses telluriques, étant donné que des efforts horizontaux provenant des secousses les plus fortes sont absorbés en raison de la propriété d'élasticité et de plasticité des parois verticales de renforcement 14, élasticité et plasticité qui sont assurées par la résistance à la rupture des moyens de liaison (non représentés) servant à relier les parois 14, résistance qui, dans tous les cas, est supérieure à la flexion. De plus, tous les joints assurent une continuité parfaite et, à toutes les forces horizontales et de torsion, s'oppose la disposition en cubes des unités d'habitation du type, par exemple, représenté sur les figures 3 et 4.On remarquera enfin que, grâce à la-rigidité assurée par les parois verticales 3, 3' et 14, par les moyens verticaux de liaison disposés dans les espaces 7, par les éventuelles poutres de liaison installées sur place et par les éventuelles cloisons de renforcement complémentaire réalisées par coulée de béton dans les espaces vides 11, il n'est pas nécessaire de prendre des précautions spéciales ni de prévoir des joints de dilatation pour les éléments d'isolation vitrés et les cloisons intérieures. I1 ressort nettement de ce qui précède que l'élément ae structure selon l'invention est d'un montagetrès simple que l'on peut effectuer avantageusement en utilisant les crics ou vérins, habituels, le réglage initial et la mise en place étant facilités par la présence des cavités 8 (voir figure 2) prévues au quatre sommets de base de chaque élément 1, cavités en regard desquelles on peut prévoir des saillies correspondantes aux deux sommets supérieurs du panneau 3 et du panneau 3'. La mise en place étant terminée, pn utilise des coins ou cales de blocage de-type connu et la liaison finale entre un élément de structure et un élément voisin est assurée par des coulées humides dans les cavités appropriées, qui sont constituees, par exemple, dans la direction verticale, par les angles dièdres 7 formés par les côtes ou nervures 4 et, dans la direction horizontale, par des- espaces correspondants -(non représentés) formés par les nervures 5. I1 est bien entendu que l'on peut apporter des modifications à la description précédente sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, que l'on peut supprimer la nervure centrale horizontale 5', représentée sur la figure 1 ou au contraire que l'on peut prévoir deux ou plusieurs de telles nervures sur le fond de l'élément de structure. REVENDICATIONS 1. Elément de structure préfabriqué en béton armé vibré comprenant une paroi de fond et deux parois latérales verticales en forme d'U, caractérisé par le fait qu'il comporte des côtes ou nervures horizontales et verticales tout au moins le long des bords de l'U dont la paroi de fond est-creuse et renferme un matériau d'isolation thermique et phonique. 2. Elément de structure selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les côtes ou nervures situées sur les bords verticaux des parois latérales présentent, sur toute leur hauteur, un rentrant en forme d'angle dièdre qui constitue un espace vide de forme prismatique en chaque point de raccordement de quatre éléments de structure. t. Elément de structure selon ltune des revendications 1 et 2, caractérisé par le-fait qu'au moins les côtes ou nervures horizontales présentent chacune un rentrant qui occupe toute la longueur de la côte correspondante. 4. Elément de structure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'en regard de chaque sommet de base de la paroi de fond, ou se rejoingnent trois côtes ou nervures1 il est prévu,-sur la surface inférieure, une cavité servant à la mise en place et à l'ajustage des éléments de structure. 5. Elément de structure selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'en regard des chaque arête supérieure des parois latérales, il est prévu une saillie destinée à coopérer avec lesdites cavités inférieures pour l'ajustage et la mise en place. 6. Unité d'habitation, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par une série d'éléments de structure selon les revendications 1 F 5, disposés côte à côte sur un même plan, ces éléments étant munis de panneaux appropriés de couverture jouant le rôle de toiture. 7. Unité d'habitation à deux étages constituée par une série de paires d'éléments de structure selcn les revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'élément de structure supérieur de chaque paire est retourné par rapport à l'élément de base correspondant, la paroi de fond de cet élément supérieur jouant,le rôle de toiture pour cette unit d'habitation. 8. Unité d'habitation selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée par le fait qu'elle comprend des parois transversales mobiles permettant de faire varier la forme des diverses pièces d'habitation en fonction des besoins. 9. Unitée d'habitation selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée par le fait qu'elle comprend des parois transversales de renforcement. 10. Unité d'habitation-- selon la revendication 9, caractérisée par le fait que ces parois transversales de renforcement sont reliées les unes aux autres à l'aide de poutres installées sur place et contribuant à assurer la solidité statique de 3'ensemble.- 11. Unité d'habitation selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisee par le fait qu'elle comporte un revêtement extérieur d'étanchéité sur les parois latérales, ce revêtement s'appuyant sur les côtes, ou nervures, verticales et horizontales correspondantes. 12. Unité d'habitation-selon la revendication 11, caracteriste par le fait que l'espace compris entre ce revêtement extérieur d'étanchéité et la paroi verticale est rempli d'un matériau d'isolation thermique et/ou phonique. - 13. Unité d'habitation selon la revendication 11, caractérisée par le fait que ledit revêtement extérieur d'étan- chéité est en verre, par le fait que espace vide par rapport à la paroi latérale-est utilisé pour la circulation naturelle de l'air et-par te fait que le système de chauffage ou de refroidissement repose sur le principe de la connexion, des ouvertures étant prévues dans les côtes ou nervures pour cette circulation d'air. air. 14. Ensemble d'unités d'habitation, caractérisé par le fait outil est constitué par une série d'unités d'habitation selon l'une des -revendications 6 ou 7, ces unités étant disposées côte à côte et/ôu superposées. 15. Ensemble d'unités d'habitation selon la revendication 14, caractérisé par le fait que les espaces vides compris entre unités d'habitation contigües ou superposées et délimités par les côtes ou nervures, des éléments de structure sont remplis d'un matériau d'isolation thermique et/ou phonique. 16. Ensemble d'unités d'habitation selon la revendication 14, caractérisé par- le fait qu'au moins une partie desdits espaces verticaux entre unités d'habitation contigües est rempli par une coulée de béton servant à augmenter la rigidité de cet ensemble.