Brevet FR2514056A1 — publié le 19830408

La présente invention concerne d'une façon générale les éléments de construction préfabriqués utilisés pour l'édification de différentes sortes de bâtiments et elle est plus particulièrement relative à un élément de construction composite du type en matière plastique cellulaire ayant des éléments de renforcement métalliques. On connaft déjà de nombreux types d'éléments de cons- truction qui utilisent largement les possibilités étendues offertes par les matières plastiques,notamment les matières mousse et qui com- portent des renforcements qui peuvent être constitués, soit par des matières plastiques d'une nature différente présentant une rigidité plus élevée, soit par des résines armées de fibres de verre, soit encore par des éléments métalliques divers. Ces éléments de construction sont habituellement des panneaux composites comprenant une âme cellulaire en matière mous- se revêtue par exemple d'une peau armée au moyen d'éléments de renforcement qui lui sont incorporés par exemple, comme décrit au brevet français n'l 206 284 qui a pour objet un panneau de cons- truction ayant une âme cellulaire en mousse revêtue sur ses deux faces d'une nappe métallique résistante enrobée de résine synthéti- que pouvant être elle-même chargée et dans lesquels tous les maté- riaux participent à la reprise des efforts. On utilise également des panneaux en béton léger po- reux, comme décrit au brevet U S 2 850 890 comportant un revête- ment en résine synthétique armée de fibres et de barres d'armature en métal. Dans tous les cas on utilise les propriétés des ma- tières synthétiques pour réaliser des éléments de construction lé- gers, résistants, faciles à manipuler et d'une fabrication peu coûteuse. La plupart de ces éléments sont utilisés dans des cons- tructions classiques en tant que murs, cloisons, dalles ou autres, rap- portés à une charpente, ou autre ossature rigide porteuse. La présente invention a pour but de réaliser un élément de construction composite autoportant pouvant être utilisé pour l'édification de bâtiments de formes géométriques, par exem- ple, pyramidale ou parallélépipédique, ou en forme de solides de ré- volution, tels que des dômes, des coupoles, des cylindres, ou autres formes non régulières par assemblage d'un certain nombre d'élé- ments identiques ou différents adaptés pour constituer à la fois la charpente, ou ossature porteuse, en assurant le contreventement de celle-ci, la fermeture et la couverture du bâtiment. L'invention a pour objet à cet effet un élément de construction composite du type comprenant un corps en une matière synthétique mousse enrobée d'une peau en une matière plastique de nature différente et comportant des organes métalliques de renfor- cement, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux éléments porteurs espacés constitués chacun par un profilé métallique ou au- tre entièrement contenu dans un corps en matière plastique cellu- laire, ces profilés porteurs étant disposés parallèles ou non et re- liés entre eux par un voile constitué par un sandwich formé d'une matière plastique cellulaire de nature identique ou différente de celle enrobant les profilés et d'une peau relativement dure en ma- tière plastique, collée, qui enveloppe également les corps contenant les profilés, et des moyens d'assemblage étant prévus aux extrémi- tés desdits profilés porteurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans le quel: la Fig 1 est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation d'un élément de construction suivant l'in- vention, constitué par un panneau ayant en section une forme en U; 14056 la Fig 2 est une vue partielle à plus grande échelle et en section de l'une des ailes de l'élément en U contenant un profilé porteur et montrant une partie du matériau sandwich cons- tituant le voile reliant les deux ailes de l'élément; les Fig 3 A et 3 B sont deux vues schématiques analogues à celles de la Fig 2 montrant d'autres types de profilés pouvant être utilisés suivant l'invention; la Fig 4 est une vue partielle en perspective montrant les moyens de fixation prévus aux extrémités des profilés porteurs ainsi qu'un organe de liaison adapté pour réunir deux élé- ments suivant l'invention; bout à bout la Fig 5 est une vue en perspective d'un élément suivant l'invention ayant la forme d'une partie de secteur sphérique, adapté pour réaliser une construction en forme de dôme. L'élément de construction suivant l'invention re- présenté schématiquement à la Fig 1 présente en section la forme d'un U ayant deux branches parallèles la, lb qui sont reliées par leurs bords inférieurs au moyen d'un voile plan 2. Les deux ailes la, lb étant identiques il n'en sera décrit qu'une seule. L'aile représentée à la Fig 2 comprend un profilé porteur métallique 3 qui, dans cet exemple, est constitué par un fer à I disposé verticalement, qui est enfermé dans un corps 4 en une matière synthétique mousse, de préférence en une mousse phéno- lique résistant aux flammes. Le corps 4 est de préférence formé d'au moins deux blocs de matière usinés en forme entre lesquels le profilé 3 est disposé sans liaison Ce corps 4 est relié le long de l'un de ses bords d'extrémité au bord d'extrémité correspondant de l'aile lb, identique opposéCau moyen d'un voile constitué d'une plaque 5 14056 en une matière synthétique cellulaire, de préférence une mousse de polychlorure de vinyle également résistante aux flammes mais présentant de bonnes propriétés mécaniques et d'isolation thermique. L'ensemble constitué par les corps 4 et le voile 5 est maintenu assemblé au moyen d'une enveloppe ou peau 6 qui est constituée par exemple par un stratifié de fibres de verre et de ré- sine polyester collé par polymérisation sur les matières cellulaires du voile et des corps afin de constituer avec celles-ci un élément composite sandwich Cette peau est appliquée au moyen des procédés classiques de moulage par exemple, au moyen de deux demi moules dans lesquels on forme tout d'abord la peau et dans l'un desquels on dispose les blocs de matière comprenant les profilés porteurs métal- liques et le voile, et qu'on applique l'un sur l'autre pour assurer la mise en place de tous les éléments ainsi que le collage de la peau sur l'ensemble de l'élément. Le profilé port eur métallique 3 comporte de préfé- rence un revêtement anti corrosion 7 d'un type quelconque qui peut être une galvanisation, une métallisation, un émaillage, une peinture ou un revêtement d'une résine synthétique de protection. Les Fig 3 A et 3 B sont des vues analogues à celles de la Fig 2 montrant deux exemples de réalisation dans les quels les profilés porteurs 8 et 9 ont des sections de formes différentes par exemple en C inversérou tubulaire. On comprend bien entendu qu'on peut utiliser des pro- filés métalliques ayant en section toute forme appropriée par exem- ple, tubulaire en X ou autre Les exemples représentés n'étant donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Les extrémités de chaque profilé porteur métallique ne font pas saillie au-delà de la peau 6 du corps 4 en matériau sand- wich dans lequel il est enfermé et sont de préférence couvertes par cette peau, pour certaines applications elles peuvent cependant être découvertes. Pour assembler les éléments entre eux ou les fixer sur des supports, par exemple sur des fondations, il est prévu des moyens de fixation et/ou de liaison aux extrémités des profilés de chaque élément. Suivant le mode de réalisation représenté à la Fig 4, ces moyens de fixation et/ou de liaison sont constitués par une pla- que métallique 10 ou gousset qui est fixée par exemple, soudée la- téralement sur deux bords correspondants du fer à I, l'agencement étant tel que chaque plaque 10 est immédiatement adjacente à la peau 6 qui enveloppe l'ensemble de l'élément, à l'intérieur de ce- lui-ci Chaque plaque 10 comporte plusieurs trous taraudés 11 qui sont forés dans la plaque à travers la peau 6 La Fig 4 montre éga- lement un exemple de liaison de deux éléments de construction au- toportants suivant l'invention, bout à bout, suivant lequel on utilise pour relier les extrémités des profilés porteurs 3, 3 ' des deux élé- ments un organe de liaison désigné dans son ensemble par la réfé- rence 12 et qui est avantageusement constitué par une plaque métal- lique pouvant présenter deux rebords parallèles 13 dont l'écartement correspond à la hauteur des ailes la et la' et qui est percée de trous 14 en des points qui correspondent aux trous l des plaques ,10 ' lorsque les éléments sont en contact bout à bout Il suffit alors d'introduire des vis (non représentées) dans les trous 11, 11 l taraudés des plaques 10 et 10 ' à travers les trous 14 et de serrer l'ensemble. On comprend également que l'extrémité d'un élément de construction suivant l'invention peut etre fixée par exemple sur une fondation en béton, verticalement, en utilisant une simple équer- re métallique (non représentée) comportant dans l'une de ses ailes des trous correspondant aux trous 11 des plaques 10 et dont l'autre aile peut être fixée sur des goujons noyés dans la fondation. La Fig 5 montre une autre forme de réalisation d'un élément de construction suivant l'invention, cet élément ayant la forme d'une portion de secteur sphérique et étant destiné à l'édification d'un bâtiment ayant dans son ensemble la forme d'une coupole, ou calotte sphérique. Cet élément de construction est réalisé de façon identique à celle décrite dans l'exemple précédent, la seule diffé- rence consistant en ce que les profilés métalliques porteurs ne sont pas parallèles et présentent des courbures identiques de façon que l'assemblage bord à bord d'un certain nombre d'éléments identiques constitue une calotte sphérique. Il est évident que l'invention n'est pas limitée à ces formes d'éléments de construction qui peuvent également être réa- lisés de façon à permettre la construction de pyramides, de cones, de cylindres ou autres formes géométriques. On comprend que sous toutes ses formes, l'élément de construction suivant l'invention peut également présenter en sec- tion la forme d'un H, c'est à dire que le voile 5 reliant-les ailes l A et 1 B peut également être fixé à ces dernières en un point inter- médiaire de la largeur de ces ailes. Les éléments de construction suivant l'invention sont auto portants, cette propriété leur étant conférée par les profilés contenus dans les ailes et qui supportent les charges et assurent la rigidité de la construction réalisée. En conséquence,les éléments de construction sui- vant l'invention permettent la réalisation de nombreux types de bâtiments sans aucune ossature ou charpente de soutènement>appa- rente de façon rapide et simple sans main d'oeuvre spécialisée et seulement à l'aide d'appareils de levage pour la mise en place des panneaux Dans ce but on peut utiliser des organes d'accrochage 14056 qui peuvent être vissés dans les trous taraudés 11 aux extrémités des profilés porteurs. On comprend également que dans le cas d'uti- lisation de profilés métalliques de section en H ou en U, les moyens de fixation peuvent, si on le désire, être constitués par des trous taraudés ménagés directement dans l'une des parties latérales du profilé qui se trouve adjacente, ou très voisine de la peau 6, au- dessous de celle-ci dans chaque aile de l'élément Dans le cas de profilés de forme tubulaire, les plaques ou goussets 10 peuvent être soudés sur le profilé au moyen de supports de forme appro- priée d'une façon bien connue des techniciens. La matière cellulaire constituant le corps 4 contenant les profilés 3 est une mousse présentant des propriétés élevées de résistance au feu, -ses propriétés mécaniques- étant relativement moins importantes. La matière cellulaire constituant l'âme du sandwich formant les voiles doit,par contre, présenter outre de bonnes propriétés de résistance mécanique, de bonnes propriétés d'isolation thermique ainsi que, bien entendu des propriétés de résistance au feu satisfaisant aux normes de sécu- rité en vigueur. On remarquera également que la matière plas- tique, armée ou non, constituant la peau du matériau sandwich, par exemple une résine polyester peut être teintée afin de procurer un effet décoratif (gelcoat) Enfin, la matière cellulaire constituant les ailes et le voile peut être la même pour autant que la matière uti- iisée présente les propriétés désirées. Les éléments selon l'invention peuvent, bien entendu, comporter plus de deux profilés porteurs noyés dans des corps en matière cellulaire reliés entre eux par des voiles et l'en- semble étant revêtu de la peau, constituant ainsi un matériau sandwich. On a représenté à la Fig 6 une variante de réalisation d'un élément de construction suivant l'invention, plus particulièrem ent adapté pour être utilisé pour l'édification de bâtiments de grandes di- mensions dans lesquelles les éléments de construction peuvent avoir à supporter des contraintes importantes s'exerçant dans une direction transversale aux profilés enfermés dans les ailes latéralesdans un sens ou dans l'autre c'est à dire tendant à rapprocher les profilés l'un de l'au- tre (contraintes de compression) ou tendant à les éloigner l'un de l'autre (contraintes de traction). L'élément représenté à la Fig 6 est du type ayant une section en H, symétrique ou non, dans lequel le voile 25 est relié aux ailes 21 A, 21 B en un point quelconque de leur largeur. Cet élément comprend un organe de renforcement 30 adapté pour supporter les contraintes de traction aussi bien que de compression, qui peut être constitué par un profilé en métal ou au- tre, ayant en section une forme quelconque, noyé dans l'épaisseur du voile 25 et dont les extrémités sont en contact avec une surface laté- rale de chacun des profilés 23, sur laquelle peuvent être fixées par un moyen quelconque approprié, par exemple par soudage, boulonnage ou autre. Comme dans les autres modes de réalisation, les corps en matière cellulaire entre lesquels sont enfermés les profilés por- teurs 23 et le voile 25 sont constitués de blocs séparés en matières différentes ou en matière identique et l'ensemble est enveloppé et maintenu par la peau 26. Dans ce mode de réalisation il peut être prévu soit un seul profilé 30 reliant les profilés porteurs 23 ou un point quel- conque intermédiaire sur leur longueur, soit plusieurs répartis sur cette longueur, régulièrement ou non. Dans le cas o on utilise par exemple deux profilés , ou plusieurs paires de ces profilés, ceux-ci peutvent être dispo- sés en diagonale et entrecroisés entre les profilés porteurs. Enfin, dans le cas d'éléments devant supporter uni- quement des contraintes de traction, le ou les organes de renforce- ment peuvent être de nature souple mais de préférence relativement inextensible, par exemple un feuillard, un câble ou autre. 14056 REVENDICATIONS - 1 Elément de construction composite du type compre- nant un corps en une matière synthétique mousse enrobée d'une peau ou d'une matière plastique de nature différente et comportant des organes métalliques de renforcement, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux organes porteurs espacés constitués cha- cun par un profilé métallique ou autre ( 3), entièrement enfermé dans un corps ( 4) en matière plastique cellulaire, ces profilés porteurs ( 3) étant disposés parallèles ou non et les corps étant reliés par un voile ( 2) constitué par un sandwich formé d'une matière plastique cellulaire ( 5)-de nature identique ou différente de la matière des corps ( 4) contenant les profilés ( 3), et d'une peau ( 6) en une matière plastique relativement dure, collée et qui enveloppe également les corps ( 4) contenant les profilés, des moyens d'assemblage ( 10, 11) étant prévus aux extrémités desdits profilés porteurs ( 3). 2 Elément de construction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits profilés ( 3) ont en section une forme quelconque et sont disposés à l'intérieur des corps ( 4) sans liaison avec ceux-ci. 3 Elément de construction suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que lesdits corps ( 4) contenant les profilés porteurs ( 3) et le voile ( 2) reliant les corps ( 4) sont formés de blocs de matière séparés maintenus par ladite peau ( 6). 4 Elément de construction suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'assembla- ge sont constitués par des trous taraudés ( 11) formés dans des pla- ques ( 10) fixées en des positions appropriées sur les profilés ( 3) et adjacentes à ladite peau ( 6). Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits profilés porteurs ( 3) ont une forme quelconque non rectiligne. 14056 6 Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière cellulaire qui constitue les corps ( 4) contenant les profilés ( 3) pré- sente des propriétés de résistance au feu. 7 Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits profilés porteurs ( 3) comportent un revêtement anti corrosion ( 7). 8 Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les profilés ont en section une forme en C, tubulaire ou autre. 9 Elément suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé eri ce qu'il comporte au moins un orga- ne de renforcement 30 reliant entre eux les profilés porteurs 23 et enfermés dans la matière cellulaire constituant le voile 25.