Brevet FR2489206A1 — publié le 19820305

Procédé de réalisation d'un élément modulaire de construction et dispositif pour le mettre en oeuvre Il est ou devient de plus en plus avantageux dans le domaine du bâtiment de diminuer le plus possible les opérations sur chantier qui sont tributaires de facteurs importants difficiles à maitriser tels que les intempéries ou l'utilisation d'une main-d'oeuvre qualifiée qui se fait de plus en plus rare. Il convient donc de préfabriquer au maximum les éléments entrant dans la composition d'un bâtiment en usine où il est possible de mécaniser certaines fabrications,d'effectuer une standardisation poussée et de s'affranchir des intempéries ou facteurs climatiques, autan d'avantages qui permettent d'obtenir un prix de revient minimum donc d'offrir des produits bien placés par rapport à la concurrence sur le marché. Dans cette optique, on a déjà pensé réaliser des éléments modulaires de construction dont la finition intérieure serait presque achevée en usine, les opérations sur chantiers étant limitées à la préparation du terrain devant recevoir ces modules, à l'assemblage des modules entre eux et à la connexion définitive des diverses canalisations propres à chaque module. L'invention se rapporte à ce genre de fabrication et plus particulièrement à un procédé et un dispositif pour réaliser de manièrepréfabriquée et industrielle des modules de construction principalement le gros oeuvre - en évitant de procéder à des opérations de montage et d'assemblage de panneaux en usine, ce qui revient à déplacer en amont ces opérations déjà connues de montage sur chantier pour créer un gain appréciable dans la fabrication qui doit contrebalancer les inconvénients liés au transport de ces cellules volumineuses. A cet effet l'invention a donc pour premier objet un procédé de réalisation d'un élément modulaire de construction à usage d'habitations, de bureaux ou autres, constitué par un plancher et des parois verticales susceptibles d'être ensuite porteuses d'un plafond, d'une charpente. Selon l'une des caractéristiques essentielles de l'invention ce procédé consiste en ce que, sur une embase, on prépare une armature horizontale ou une armature comportant au moins une partie horizontale puis on ré ise un premier coffrage intérieur comportant des panneaux verticaux et une semelle de base en maintenant ladite semelle au-dessus de l'embase et de ladite armature, puis on réalise la poursuite de la confection de l'armature, à l'extérieur dudit premier coffrage le long de ses panneaux verticaux, on monte ensuite un second coffrage sur embase formée également de panneaux verticaux espacés des panneaux du premier coffrage et l'on met en place au sommet du moule ainsi réalisé des butées fixes pour retenir ledit premier coffrage.On coule ensuite dans ledit moule un béton léger et, après la prise du béton on procède au retrait des coffrages extérieurs et intérieurs. On peut également, si besoin est, prévoir d'incliner l'embase avant et pendant le remplissage de l'espace la séparant de ladite semelle tout en la ramenant en position horizontale pendant la poursuite de la coulée. la présente invention a également pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre ledit procédé dans lequel ledit premier coffrage intérieur est constitué par une semelle de base à contour polygonal, par des panneaux latéraux égal en nombre à celui des côtés de la semelle, par des éléments de coin formant les angles entre chaque panneau adjacent et par des moyens de manoeuvre et de maintien desdits panneaux dans une première position dans laquelle ils sont en appui sur les bords correspondants de la semelle et définissent un contour complètement fermé par les éléments de coin introduits entre chaque panneau adjacent, puis dans une seconde position dans laquelle lesdits panneaux et lesdits éléments de coin sont rétractés vers l'intérieur au-dessus de-ladite semelle. De manière avantageuse, lesdits panneaux comportent à leur base des moyens pour coopérer avec des moyens correspondants prévus sur ladite semelle lorsqu'ils sont rétractés pour accrocher ladite semelle lorsqu'ils sont élevés. Ladite semelle est maintenue écartée de l'embase au moyen de pieds pour son support sur ladite embase qui sont susceptibles d'être rétractés en cours de coulée. Selon que les parois verticales adjacentes de l'élément modulaire de construction sont d'épaisseurs égales ou dii férentes,les éléments de coin du dispositif selon l'invention qui correspondent à l'angle que forment ces parois adjacentes sont à catés égaux ou inégaux. Le second coffrage extérieur est constitué quant à lui par un assemblage de panneaux verticaux attelés à l'embase par leurs pieds et assemblés entre eux pour ceinturer ledit premier coffrage. Dans un premier de leurs modes de réalisation les butées du coffrage intérieur susdites sont constituées par une armature rigide s'étendant au sommet du moule et attelée fermement à ladite embase. Dans un second mode de réalisation, ladite armature est attelée à l'embase par l'intermédiaire du second coffrage extérieur. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. I1 sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels, toutes les figures étant des vues exwremement schématiques - la figure 1 illustre par une coupe un dispos il tif conforme à l'invention en position de moulage; - la figure 2 illustre par une même coupe, le démoulage de la partie interne du moule selon l'invention; - les figures 3 et 3A montrent vue de dessus la partie interne du dispositif selon l'invention; - la figure 4 montre schématiquement la réalisation d'un module de construction possédant des parois verticales d'épaisseurs différentes; - les figures 5 et 6 illustrent vues de dessus des variantes possibles de réalisation d'une cellule modulaire de construction non parallélépipédique. C'est en regard des figures 1 et 2 que le procédé selon l'invention sera explicité. Ce procédé consiste à disposer sur une embase 1 un premier moule intérieur constitué par une semelle de base 2 reposant sur l'embase au moyen de pieds 3 rétractiles (par exemple constitués par des verins dont le corps est solidaire de la semelle et dont la tige constitue lesdits pieds). Ce premier moule intérieur comporte en outre des éléments latéraux comportant des parois latérales 4 (visibles sur les figures) et des éléments de coin ou d'angle (non visibles) que l'on décrira plus en détail ci-après. Préalablement à la mise en place du coffrage intérieur avec sa semelle sur l'embase, on aura confectionné et disposé sur l'embase une armature métallique possédant une partie hozizontale 5 s étendant entre l'embase et la semelle.Cette armature métallique peut d'ailleurs être préfabriquée complètement et posséder des parties latérales verticales 6 solidaires de la partie 5 et donc mises en place sur l'embase 1 avant même la mise en place du coffrage intérieur. On aura également prévu que cette armature métallique comporte des tirants de levage, par exemple placés aux coins de l'élément modulaire qui en permettront la manutention par engins de levage ainsi que des moyens de réglage (vérins à vis) du niveau de l'élément et des moyens pour son accrochage à d'autres éléments. Ce coffrage intérieur étant placé dans sa position définitive par des moyens explicités ci-après, on monte, si cela n'est déjà réalisé, les éléments verticaux 6 de l'armature métallique. I1 faut noter que les panneaux verticaux comportent tous les éléments nécessaires à la formation de réserves pour les portes, fenêtres et autres ouvertures que doit comporter l'élément modulaire, ces éléments, non représentés, s'étendant en épaisseur jusqu'au coffrage extérieur. Ce dernier est constitué de panneaux verticaux 7 dressés sur l'embase 1 et fixés à cette dernière par leurs piedsau moyen d'éléments de fixation 8. Ils sont en outre attelés entre eux de manière à former une ceinture rigide démontable autour du coffrage intérieur à une distance de celui-ci correspondant à l'épaisseur des paroisverticales de l'élément modulaire. Au-dessus du moule ainsi constitué on a placé des butées 9 pour lutter contre le soulèvement du coffrage intérieur constituées par des poutres formant un réseau venant coiffer le moule. Ces poutres peuvent être directement liées à l'embase I ou être attelées par des moyens de fixation 10 au sommet des panneaux du coffrage extérieur qui forment alors éléments de liaison entre elles et l'embase. Lorsque l'on a ainsi réalisé le moule, on procède à la coulée dans l'espace délimité par les deux coffrages d'un béton léger dont la densité est voisine de 1. Plus le béton est de faible densité et plus le procédé de l'invention est intéressant En effet lors de la coulée, le coffrage intérieur se comporte comme un corps de volume extremement important plongé dans un liquide. I1 est donc soumis à la poussée d'Archimède dont l'intensité dépend de la masse spécifique du liquide. Dans les dimensions de fabrication envisagées et mises à l'essai le volume du coffrage intérieur est de l'ordre de 25 à 30 mètres cubes ce qui représente une poussée de 25 à 30 tonnes pour un béton de densité égale à 1. Il est prohibitif de vouloir utiliser un béton normal car il faudrait dans ce cas prévoir des butées 9 et des moyens de fixation 8 et 10 extrêmement importants pour encaisser sans déformation des efforts de l'ordre de 60 à 80 tonnes. On connatt des bétons répondant à ces critères de faible densité. Certains d'entre eux comportent une mousse qui cree desmicrobulles d'air dans le corps même du béton sans que pour cela le béton ait l'aspect d'un béton cellulaire ou poreux. Dans la mesure où cela est nécessaire on peut, pour éviter l'emprisonnement de bulles d'air sous la semelle 2 incliner le moule et son embase au moment de la coulée des premières parties de béton autour d'un axe non représenté qui se situerait le long d'un côté de l'embase et au moyen d'un vérin de levage disposé à l'opposé de cet axe entre l'embase et un support. Lorsque la quantité de béton introduite dans le moule serait suffisante pour avoir rempli tout l'espace séparant l'embase 1 de la semelle 2, on ramene- rait le moule à sa position horizontale tout en poursuivant les opérations de coulée. Par ailleurs, on aura pris soin, au cours de la coulée, lorsque la poussée d'Archimède sera suffisante pour suppor ter seule le moule intdrieur,de de rétracter les pieds 3 afin d'éviter toute réservation qu'il conviendrait alors de combler. Le béton, une fois pris, permet de procéder au démoulage de l'élément cellulaire de construction. Pour ce faire on actionne la rétraction des éléments verticaux constitutifs du coffrage intérieur, vers l'intérieur de l'élément modulaire au moyen de vérins 11 et de guides coulissants 12 qui sont disposés en réseau croisé à l'intérieur de ce coffrage. Auparavant on aura effectué le retrait des éléments de coin 13 à l'aide des vérins 14 qui leur sont affectés (figures 3 et 3A), et le dételage des butées 9 en ouvrantes moyens de fixation 10. A ce prdpos on notera que ces butées peuvent être attelées en permanence aux éléments 4 du coffrage intérieur pourvu que cet attelage permette un mouvement relatif entre les parois verticales et les butées dans une direction perpendiculaire aux faces de ces panneaux verticaux.La retraction des panneaux verticaux 4 conduit ces derniers à monter légèrement au-dessus de la semelle 2. I1 aura été prévu à cet effet que les bords 2a de la semelle et la partie inférieure 4a des panneaux soient biseautés afin de présenter une pente de glissement complémentaire permettant ladite élévation des panneaux lors de la rétraction et leur mise en place définitive sous l'effet de leur propre poids lors de leur mise en oeuvre avant montage. Les panneaux 4 rétractés présentent alors des organes d'accrochage 15 en regard d'organes correspondants 16 prévus sur la semelle qui permettront lors du levage des panneaux 4 d'accrocher la semelle 2 et de la retirer avec l'ensemble du coffrage intérieur (voir figure 2). Il ne reste plus alors qu'à retirer les panneaux 7 constituant le coffrage extérieur pour obtenir l'élément modulaire de construction que l'on s'est proposé de fabriquer selon l'invention. Le retrait de cet élément de l'embase 1 est alors réalisé par levage au moyen des tirants prévus à cet effet dans le corps de l'armature. L'élément peut alors être placé devant différents postes d'équipement pour la mise en place de son plafond, de l'élément de charpente et couverture repliable auquel il est associé, pour la réalisation de sa finition intérieure, etc. Les éléments de coin 13, visibles sur les figures 3 et 3A, sont constitués par des pièces longitudinale.; dc hauteur égale à celle des panneaux verticaux 4 dont les faces extérieures forment un angle droit. Chacune de ces faces est destinée à former le prolongement des faces extérieures de chacun des panneaux 4 adjacents. Chaque élément comporte ensuite deux faces 13a, 13b (figure 4) qui forment entre elles un angle déterminé (par exemple 300) et qui portent des faces extérieures perpendiculaires vers l'arrière. Ces faces 13a et 13b coopèrent avec les faces latérales 4a 4b de chaque panneau 4 constitué par les chants de ce panneau biseautés par exemple å 500. On voit ainsi qu'en introduisant chaque élément de coin entre deux panneaux 4 adjacents, on forme un coin qui s'encastre entre les panneaux en les repoussant jusqu'à obtenir la coincidence de contact entre la face 4b et la face 13a et la face 4c et la face 13b. Des butées sont prévues sur chaque élément de coin pour prendre appui sur la face intérieure de chaque panneau 4 afin de limiter le déplacement relatif possible vers l'extérieur de cet élément et des panneaux. A cette limite, les faces d'équerre de l'élément de coin sont situées exactement dans le prolongement des faces extérieures des panneaux 4.Le mouvement vers l'extérieur et l'intérieur des éléments de coin 13 est assuré par les vérins 14 et guidé au moyen d'organes non représentés. Sur la figure 4 on a représenté schématiquement vu en plan le moule d'un élément modulaire d'angle, c'est-à-dire présentant deux murs extérieurs plus épais que les cloisons intérieures. Pour former le moule d'un tel module, on utilise des éléments de coin dont certains 17possèdent une face 17a de l'angle droit plus large que l'autre 17b. Ainsi pour des dimensions de module données et fixes, quel que soit le module, on peut avec un minimum de pièces interchangeables (les pièces de coin) obtenir plusieurs types de module selon qu'il est d'angle, de façade ou de pignon. Il convient également de prévoir des moyens permettant un ddplacement latéral des panneaux 4 sur la structure qui les manoeuvre (guides 12 et verins 11) afin de pouvoir réaliser le centrage du coffrage intéb rieur dans le coffrage extérieur. La semelle 2 doit également être adaptée au type de module à réaliser. On voit que les éléments de coin 13 et 17 constituent des pièces d'ajustement dans la rbalisation du coffrage intérieur permettant de toujours conserver des panneaux 4 identiques, ce pour des dimensions extérieures du module prédéterminées et fixes. Bien entendu si ces dimensions peuvent varîer, il peut être avantageux de dep!lcer les panneaux extérieurs 7 sur l'embase 1 par rapport au coffrage intérieur pour réaliser des murs ou cloisons d'épaisseurs différentes. Les exemples de réalisation illustrés par les figures précédentes concernent un élément modulaire parallélépipédique. L'invention n'est pas limitée à ce modèle de réalisation. On voit sur la figure 5 le schéma du coffrage intérieur d'un module hexagonal. Les panneaux de ce coffrage sont ici au seul nombre de deux 18, 19, chacun d'eux épousant le contour d'un demi-hexagone. Les éléments de coin sont également au nombre de deux 20 et 21 d'angle au sommet égal à 120cl tandis que les éléments de guidage et de manoeuvre 11, 12, 14 sont identiques à ceux des figures pré édentes. Un tel modèle de réalisation peut présenter des inconvénients en ce qui concerne son transport. Il peut être en effet de dimensions extérieures importantes. Pour résoudre ce problème et néanmoins garder l'aspect esthétique et architectural de bâtiments réalisés à partir de modules de base hexagonaux, la figure 6 illustre, par le schéma vu en plan de son coffrage intérieur, la réalisation d'un module demi-hexagonal. I1 est constitué ici de deux panneaux verticaux, l'un plan 22, l'autre demi-hexagonal 23. Le panneau 23 peut d'ailleurs être constitué par l'assemblage de trois panneaux séparés avec des éléments de coin entre eux. Les deux éléments de coin ici mis en oeuvre présentent un angle au sommet de 600, Le module qui est issu de ce schéma peut être fermé ou ouvert, selon que le coffrage extérieur présente un panneau espacé du panneau 22 ou au contraire appliqué contre ce dernier. L'assemblage de deux modules ouverts sur le site de construction permet d'obtenir un module hexagonal complet. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'entre donnés mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit notamment en ce qui concerne la forme polygonale en plan (voire circulaire) que l'on peut donner à chaque module. Elle trouve une application intéressante dans le domaine de la construction et notamment de la préfabrication. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un élément modulaire de construction à usage d'habitations, de bureaux ou analogues, constitué par un plancher et des parois verticales, caractérisé en ce que, sur une embase, on prépare une armature horizontale, on réalise un premier coffrage intérieur comportant des panneaux verticaux et une semelle de base, en maintenant ladite semelle au-dessus de l'em- base et de ladite armature, puis on réalise la poursuite de la confection de l'armature à l'extérieur dudit premier coffrage le long de ses panneaux verticaux on monte ensuite un second coffrage sur l'embase formé également de panneaux verticaux espacés des panneaux du premier coffrage, et l'on met en place au sommet du moule ainsi réalisé des butées fixes pour retenir ledit premier coffrage, en ce que l'on coule dans ledit moule un béton léger, et en ce qu'après la prise du béton, on procede au retrait des coffrages extérieurs et intérieurs. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on incline l'embase pendant le remplissage de l'espace la séparant de ladite semelle puis on la ramène en position horizontale pendant la poursuite de la coulée. 3. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon ia revendication 1, caractérisé en ce que le premier coffrage intérieur susdit est constitué par une semelle de base à contour polygonal, par des panneaux latéraux en nombre égal au nombre de côtés de la semelle susdite par des éléments de coin formant les angles entre chaque panneau adjacent et par des moyens de manoeuvre et de maintien desdits panneaux dans une première position dans laquelle ils sont en appui sur la semelle au bord de celle-ci et définissent un contour complètement fermé par les éléments de coin introduits entre chaque panneau adjacent, puis dans une seconde position dans laquelle lesdits panneaux et lesdits éléments de coin sont rétractés vers l'intérieur au-dessus de ladite semelle. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits panneaux comportent à leur base des moyens pour coopérer avec des moyens correspondants prévus sur ladite semelle lorsqu'ils sont rétractés pour accrocher ladite semelle lorsqu'ils sont élevés. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que la semelle possède des pieds pour son support sur ladite embase, qui sont susceptibles d'être rétractés en cours de coulée. 6. Dispositif selon alune quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les éléments de coin sont à côtés égaux ou inégaux selon que les parois verticales de l'élément de construction adjacentes à ce coin sont d'épaisseurs égales ou différentes. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le second coffrage extérieur est constitué par un assemblage de panneaux verticaux attelés à l'embase par leur, pieds,et assemblés entre eux pour ceinturer le premier coffrage. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les butées du coffrage intérieur susdites sont constituées par une armature rigide s'étendant au sommet du moule et attelée fermement à ladite embase. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite armature est attelée à l'embase par l'intermédiaire des panneaux du second coffrage extérieur.