Brevet FR2519050A1 — publié le 19830701

La présente invention est relative à la cons- truction modulaire de bâtiments, notamment les maisons d'habitation individuelles et elle concerne, plus parti- culièrement, un panneau de construction pour de tels bâtiments, comportant une ossature réalisée à partir de fers allongés ayant chacun une âme flanquée de deux ailes et formant les montants et les traverses de cette ossature. Un tel panneau est connu du brevet australien no 132 694 Dans ce cas, l'ossature revêt la forme d'un châssis rectangulaire dont les côtés sont définis par les âmes de quatre profilés, les ailes de ceux-ci défi- nissant respectivement les faces du châssis et recevant les parements intérieur et extérieur du panneau En ou- tre, les montants du châssis sont entretoises par des profilés en Z orientés horizontalement, tandis que des plaques d'un matériau d'isolation sont insérées entre les ailes des montants et ces profilés en Z. Le panneau conforme à la proposition de ce bre- vet australien présente essentiellement deux inconvé- nients. Le premier résulte du fait que les châssis des panneaux adjacents doivent assurer la rigidité de la construction et il faut donc choisir pour les profilés qui les composent une épaisseur de métal importante. L'autre inconvénient résulte du mauvais coeffi- cient d'isolation que présente ce panneau Bien que l'on ait eu le soucis d'augmenter ce coefficient en plaçant dans le châssis des plaques d'isolation, il subsiste des ponts thermiques d'une étendue considérable entre la face intérieure et la face extérieure de chaque panneau, ces ponts étant formés non seulement par toute la longueur des âmes des côtés du châssis, mais également par les profilés en Z qui sont attachés par leurs extrémités à la face avant et à la face arrière des montants. L'invention a pour but de remédier à ces incon- vénients et de fournir un panneau du type indiqué ci- dessus présentant une rigidité satisfaisante tout en étant construit à partir de profilés de faible épaisseur, et également un très bon coefficient d'isolation. Elle a donc pour objet un tel panneau qui est caractérisé en ce que les montants et les traverses de l'ossature sont respectivement disposés alternativement dans trois couches verticales de l'ossature en étant assemblés par leurs ailes adjacentes. Un panneau construit de cette façon ne présen- te des ponts thermiques qu'aux points o les ailes adja- centes des profilés sont assemblées, ces points étant d'une étendue comparativement extrêmement faible Par ailleurs, la rigidité du panneau dans le sens vertical peut être assurée par des montants doubles, si selon une autre caractéristique de l'invention, les couches extérieures du panneau comprennent les montants et la couche intermédiaire les traverses. Les profilés peuvent avoir différentes sections pourvu qu'ils comportent une âme orientée perpendiculai- rement eu plan général du panneau et deux ailes de part et d'autre de cette âme Cependant, selon une caractéris- tique avantageuse de l'invention, chaque profilé compo- sant l'ossature présente une section en U, les dimensions de cette section étant identiques pour l'ensemble des profilés. Selon encore une autre caractéristique de l'in- vention visant à augmenter le coefficient d'isolation du panneau, il est prévu une plaque d'isolation dans au moins l'une des couches de l'ossature Cependant, de préféren- ce, une telle plaque est prévue dans chacune des couches de cette ossature, ce qui oppose au transfert de la cha- leur entre les deux faces du panneau une épaisseur d'iso- lation triple. -Le panneau comporte, de façon connue en soi, des parements sur ces deux faces Dans le cas o le pan- neau est destiné plus spécialement à former un élément d'un mur extérieur d'un bâtiment, il est prévu selon une autre caractéristique de l'invention, de munir la face du panneau destinée à être tournée vers l'extérieur, d'éléments d'entretoisement fixés sur les ailes des pro- filés définissant cette face, éléments sur lesquels est fixé à son tour le parement extérieur Ainsi ce parement délimite avec l'ossature un volume libre dans lequel peut circuler librement de l'air qui peut,de par l'exposition au rayonnement solaire,être chargé de calories et servir ainsi de fluide d'échange thermique pour une installation de chauffage central ou d'eau chaude sanitaire. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins représentant seulement un mode d'exécution: la Fig 1 montre une vue en perspective avec arrachements partiels d'un panneau de construction sui- vant l'invention; la Fig 2 est une vue en coupe horizontale partielle du panneau de la Fig 1; la Fig 3 montre une vue en perspective de différents panneaux de construction placés à des niveaux superposés, ainsi que leur connexion à une ossature de plancher, les panneaux étant représentés dépourvus de leur garniture; la Fig 4 représente une vue en perspective partielle de la rive du plancher de la Fig 3, qui n'est pas visible sur cette dernière Fig, afin d'illustrer notamment des dispositifs d'assemblage rapide; la Fig 5 est une vue en perspective et à plus grande échelle d'un tel dispositif d'assemblage, la vue étant prise dans la zone entourée par un trait mixte sur la Fig 3; la Fig 6 est une vue en perspective d'un élément d'angle composé de deux panneaux suivant l'in- vention situés à un angle d'un bâtiment; la Fig 7 est une vue en perspective d'un élément de jonction composé de deux panneaux placés à angle droit pour raccorder entre eux un mur extérieur et une cloison intérieure, par exemple. Les Fig 1 et 2 montrent le mode de réalisation préféré du-panneau suivant l'invention Ce panneau 1 comporte une ossature 2 délimitant trois cellules verti- cales juxtaposées 3 a, 3 b et 3 c L'ossature 2 présente trois couches principales 4 a, 4 b et 4 c s'étendant paral- lèlement à son plan général Dans chacune de ces cou- ches sont disposés des profilés qui composent l'ossa- ture à laquelle ils confèrent sa rigidité Tous les pro- filés sont réalisés à partir de fers à section en U de dimensions uniformes dans l'ensemble de l'ossature. La couche 4 a est définie par quatre montants 5 a, 5 b, 5 c et 5 d, les montants de rive 5 a et 5 d ayant leur cme tournée vers l'extérieur Les ailes extérieures définissent la face de l'ossature qui est destinée à être tournée vers l'extérieur du bâtiment. La couche 4 b est définie par trois traverses horizontaux 6 a, 6 b et 6 c, les ailes des traverses de rive 6 a et 6 c étant tournées vers l'extérieur On notera que la traverse inférieure 6 c ne s'étend pas le long du bord inférieure du panneau, mais qu'elle en est légère- ment éloignée d'une distance d pour des raisons qui se- ront expliquées ci-après. La couche 4 c est définie, à son tour, par des montants 7 a à 7 d disposés de la même façon que ceux de la couche 4 a Leurs ailes extérieures définissent la face de l'ossature 2 destinée à être tournée vers l'intérieur du bâtiment. On constate donc que les montants 5 a à 5 d et 7 a à 7 d ainsi que les traverses 6 a, 6 b et 6 c sont disposées respectivement alternativement dans les couches 4 a, 4 b et 4 c, leur disposition mutuelle étant perpendiculaire dans le mode de réalisation représenté En d'autres termes, les montants sont tous disposés perpendiculairement par rapport aux traverses. L'assemblage des profilés est réalisé exclusi- vement à leurs extrémités par l'intermédiaire des ailes lo adjacentes qui sont, de préférence soudées ensemble, les points d'assemblage étant indiqués par la référence 8 Ce n'est donc qu'à ces points d'assemblage que des ponts thermiques peuvent être formés entre les deux fa- ces de l'ossature 2. On constate également que celle-ci présente une rigidité verticale considérable grâce aux montants dou- bles qui forment chaque fois les bords des cellules 3 a, 3 b et 3 c, chaque paire de montants étant entretoisée avec la paire voisine grâce à trois traverses Bien en- tendu, cette disposition des profilés n'est nullement limitative, tout autre agencement pouvant être prévu dans le cadre de l'invention, en fonction des exigences de rigidité, notamment D'autres agencements peuvent également être envisagés, si le panneau doit comporter un passage de porte, fenêtre ou analogue. Chaque couche 4 a, 4 b et 4 c pirésente en outre plusieurs plaques ou bandes 9 d'un matériau d'isolation, connu en soi, tel que des plaques de matière plastique expansée, des bandes de laine de verre ou de laine de roche, ou analogue Ces plaques ou bandes sont glissées entre les profilés et maintenues soit par collage, soit par une fixation mécanique De préférence, les bandes ou plaques sont disposées croisées dans les couches 4 a, 4 b et 4 c adjacentes, comme représenté clairement à la Fig 2. L'ossature 2 est revêtue sur chacune de ses faces d'un parement à savoir un parement intérieur l OI et un parement extérieur 10 E Le parement intérieur l OI est fi- xé sur l'ossature métallique avec interposition d'une ban- de de liège 11, par exemple par des vis auto-perceuses et taraudeuses Le parement extérieur 1 OR est fixé sur des lattes verticales 12 fixées à leur tour sur les ailes ex- térieures correspondantes des montants 5 a à 5 d, par exem- ple par des vis aûto-perceuses et taraudeuses Un joint 12 A peut être interposé entre les panneaux adjacents Il existe ainsi un volume d'air 13 dans chacune des cellules 3 a, 3 b et 3 c dans lequel l'air peut librement circuler dans la direction verticale Les lattes 12 sont destinées à former aussi bien des éléments d'entretoisement que des éléments de coupure thermique. On notera que le panneau qui vient d'être décrit est monobloc et peut donc être préfabriqué en usine. La largeur des cellules 3 a, 3 b, 3 c définit de préférence un module m d'une construction modulaire avec laquelle le bâtiment peut être érigé. La Fig 3 montre la jonction entre deux pan- neaux l A et 1 B selon l'invention, superposés pour former un pan de mur d'une construction, ces panneaux étant as- semblés à un plancher 14 séparant deux niveaux du bâti- ment Ce plancher 14 est composé de poutres 15 formées par des profilés à section en C dont la hauteur est éga- le à la distance d (Fig 1) séparant les traverses infé- rieures 6 c des panneaux 1 de leur bord inférieur La dis- tance entre les poutres 15 est choisie, de préférence égale au module m de la construction modulaire et elles sont entretoisées par des poutrelles 16 qui peuvent avoir la même section que les profilés des panneaux 1 et qui sont écartées les unes des autres d'une distance corres- pondant également au module m de la construction modulai- re. La Fig 4 montre comnent le plancher 14 peut être raccordé par ses bords parallèles aux poutres 15, aux panneaux 1 C constituant le mur des bâtiments à cet endroit On voit que les poutrelles 16 sont munies de pattes d'accrochage 17 à leurs extrémités. En se reportant de nouveau à la Fig 1, on voit que la traverse supérieure 6 a de chaque panneau compor- te des crevés d'assemblage 18 pratiqués dans l'âme du profilé qui la constitue en faisant saillie vers le haut. Ces crevés 18 sont écartés l'un de l'autre d'une distan- ce égale au module m et se trouvent à mi-distance entre les bords verticaux des cellules respectives 3 a, 3 b et 3 c De même (mais cela n'est pas visible sur la Fig 1) la traverse inférieure 6 c peut être pourvue de tels cre- vés, ceux-ci s'étendant vers le bas - Les crevés ménagés ainsi dans les traverses supérieure et inférieure 6 a et 6 c de chaque panneau for- ment partie d'un dispositif de clavetage 19 (Fig 5) com- posé chaque fois d'un crevé 18 et d'une ouverture rectan- gulaire 20 pratiquée dans l'élément à réunir au panneau à cet endroit (ici une poutre 15, de la Fig 3, par exem- ple) Chaque dispositif de clavetage 19 comporte égale- ment une clavette 21 qui est bloqué dans le crévé 18 lors- que celui-ci est passé dans l'ouverture 20 La Fig 4 mon- tre que des dispositifs de clavetage analogues peuvent - être utilisés pour assembler les poutrelles 16 au panneau 1 C par l'intermédiaire des pattes d'assemblage 17. La Fig 6 montre un élément d'angle composé de deux panneaux 1 D et l E suivant l'invention assemblés à angle droit et jointifs par deus bords verticaux Ces pan- neaux 1 D et l E ont la même construction générale que le panneau de la Fig 1, cependant que leur largeur est net- tement plus faible En effet, cette largeur est choisie à peu près à la moitié du module m, par exemple. La Fig 7 montre un autre élément de construction qui constitue un élément de raccordement entre deux cloi- sons ou entre un mur extérieur et une cloison Cet élément est composé de deux panneaux 1 F et 1 G suivant l'invention assemblés à angle droit Le panneau 1 G est raccordé à mi-largeur de l'autre panneau et présente une largeur à peu 251905 d près égale à la moitié du module m Le panneau 1 F présen- te une largeur égale à ce module. L'assemblage des côtés latéraux des panneaux peut être réalisé par tout dispositif de raccordement connu, par exemple par des clefs à excentrique que l'on trouve couramment dans l'industrie du meuble. Bien entendu, l'invention peut être mise en oeu- vre moyennant un grand nombre de variantes qui concernent _ tant les sections utilisables des profilés, la disposition des profilés dans l'ossature, que la forme des divers disposi- tifs d'assemblage, etc La description donnée ci-dessus n'est donc nullement limitative. L'invention fournit ainsi un panneau de construc- tion modulaire qui peut être entièrement préfabriqué et être assemblé très facilement sur le lieu de la construc- tion à l'aide d'outillages très simples En outre, la réduc- tion des p o N t S thermiques entre les deux faces du pan- neau, ponts qui ne sont présents qu'aux endroits ou les montants et les traverses sont fixés ensemble, est considé- rable et ce d'autant que le panneau peut recevoir trois couches d'un matériau isolant Ce panneau a donc un coef- ficient d'isolation excellent On notera également que ce panneau présente un coefficient de dilatation thermique faible dans la direction horizontale car toutes les tra- verses ( 6 a à 6 c) sont complètement noyées dans le matériau d'isolation. Le volume d'air 13 ménagé entre l'ossature 2 et le parement extérieur contribue également à assurer le coefficient d'isolation elévé Il est à remarquer que l'air contenu dans ce volume peut être échauffé pour le rayonne- ment solaire à travers le parement extérieur et servir ain- si comme fluide d'échange thermique préchauffé destiné à entrer dans un appareil de chauffage de l'habitation. A titre d'exemple uniquement, on indiquera ci- dessus quelques paramètres et dimensions du panneau suivant l'invention. 19050 Dimensions des profilés: 63,5 x 42 x 1,5 mm. Lattes d'entretoisement 12: épaisseur 30 mm bois sapin traité. Parement 10 E: Fibro-ciment épaisseur 8 mm. Parement 10 I: Plaques de platre cartonné 2500 x L 200 x 12,5 mm avec pare- vapeur. Matériau d'isolation: Bande de laine de verre 3 x 60 mm et bandes de liège de 40 x 5 mm (bandes 11). Volume 13: épaisseur 31,5 mm. REVENDICATIONS 1 Panneau de construction pour construction modulaire, comportant une ossature ( 2) réalisée à partir de fers al- longés ayant chacun une âme flanquée de deux ailes et for- mant les montants et les traverses de cette ossature, ca- ractérisé en ce que les montants ( 5 a à 5 d, 7 a à 7 d) et les traverses ( 6 a à 6 c) de l'ossature ( 2) sont respectivement disposés alternativement dans trois couches verticales ( 4 a, 4 b, 4 c) de l'ossature ( 2) en étant assemblés par leurs ailes adjacentes. 2 Panneau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les couches extérieures ( 4 a,4 c) du panneau ( 1) comprennent les montants (Sa à 5 d, 7 a à 7 d) et la couche intermédiaire ( 4 b) les traverses ( 6 a à 6 c). 3 Panneau suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que les montants (Sa à 5 d) et les traverses ( 6 a à 6 c) sont perpendiculaires entre eux. 4 Panneau suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que les montants ( 5 a à 5 d et 7 a à 7 d) d'une même couche ( 4 a à 4 c) sont écartés l'un de l'autre d'une distance égale au module (m) de la cons- truction modulaire. Panneau suivant l'une quelconque des revendica- tions 3 et 4, caractérisé en ce que la traverse inférieure ( 6 c) est placée à une distance (d) du bord inférieur du panneau ( 1) égale à l'épaisseur des poutres ( 15) d'un plan- cher ( 14) séparant deux niveaux définis par deux panneaux superposés (l A, 1 B,1 C). 6 Panneau suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caracterisé en ce que tous les profilés ont une section en forme de U de dimensions uniformes. 7 Panneau suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que des plaques ou bandes d'un matériau isolant ( 9) sont disposées dans l'une au moins des couches ( 4 a à 4 c) de l'ossature ( 2). 8 Panneau suivant la revendication 7, caractérisé en ce que chacune des couches ( 4 a à 4 c) comporte des pla- ques ou bandes ( 9) d'un matériau d'isolation, ces plaques ou bandes étant agencées selon une disposition croisée. 9 Panneau suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, comportant des parements (LOE,IOI) sur ces -deux faces, caractérisé en ce que le parement du panneau destiné à être tourné vers l'extérieur est monté sur des éléments d'entretoisement ( 12) fixés eux-mêmes sur les ailes des montants ( 5 a à 5 d) situées dans la couche exté- rieure ( 4 a) du panneau ( 1) pour délimiter entre ce pare- ment extérieur ( 10 E) et l'ossature ( 2) un volume d'air libre ( 13), les éléments d'entretoisement ( 12) constituant également des organes de coupure thermique. 10 Panneau suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est prévu sur les traverses supérieure et inférieure ( 6 a et 6 c) des éléments (crevés 18) de dispositifs de clavetage ( 19) destinés à assembler ce panneau à d'autres éléments de la construc- tion modulaire et en ce que ces éléments ( 18) sont écar- tés les uns des autres d'une distance égale au module (m) de cette construction. 11 Elément d'angle ou élément de jonction intermé- diaire, pour construction modulaire comportant deux pan- neaux (l D,l E;l F,l G) suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes placés à angle droit l'un par rapport à l'autre.