Brevet FR2559524A1 — publié le 19850816

i PANNEAU POUR LA CONSTRUCTION MODULAIRE D'UN BATIMENT L'invention concerne un panneau pour la construction modulaire d'un bâtiment; elle vise tout particu- lièrement un panneau réalisé à partir d'éléments en bois mais peut s'étendre le cas échéant à d'autres matériaux. Pour réduire la main d'oeuvre nécessaire sur chantier, les fabricants ont conçu de nombreux types de panneaux préfabriqués appelés à être assemblés pour former l'ossature des bâtiments. Par exemple, on peut citer les bre- vets FR n 2 524 044, n 2 519 050, n 2 523 183, n 2 363 677 qui décrivent divers systèmes de panneaux d'ossature en bois comprenant des nappes d'isolation; les faces de ces panneaux sont revêtues,après assemblage,de plaques de parement inter- nes ou externes. Ces panneaux connus présentent des défauts. En premier lieu, leur résistance mécanique n'est pas identique dans toutes les directions et ces panneaux possèdent des di- rections de moindre résistance qui conduisent à des risques de déformations notables en cas d'efforts s'appliquant selon ces directions. En outre, certains de ces panneaux ont des struc- tures complexes qui en conditionnent un coût de fabrication relativement élevé. Ainsi, par exemple, le panneau décrit dans le brevet n 2 524 044 possède un treillis d'éléments emboi- tés les uns dans les autres,qui nécessite un travail important et précis de mortaisage obérant le coût du panneau. La présente invention se propose de pallier les défauts des panneaux préfabriqués d'ossature connus et de fournir un nouveau panneau dont les éléments porteurs peuvent en particulier être réalisés en bois et qui associent les avantages suivants: isolation thermique et acoustique de très bonne qualité, excellente résistance mécanique omnidi- rectionnelle et caractère parfaitement indéformable du panneau, simplicité structurelle et faible coût de fabrication. A cet effet, le panneau visé par l'inven- tion comprend un cadre périphérique doté extérieurement de structure d'emboîtement sur son pourtour, un premier réseau d'entretoises s'étendant dans le cadre du côté d'une des faces de celui-ci, un second réseau d'entretoises s'étendant dans le cadre du côté de son autre face et présentant des directions croisées par rapport au premier réseau, une première nappe d'isolation constituée par des lames d'isolant rigide ou semi- rigide insérées dans le cadre entre les entretoises du premier réseau et une seconde nappe d'isolation constituée par des la- mes d'isolant rigide ou semi-rigide insérées dans le cadre entre les entretoises dudit second réseau; selon la présente invention, ledit panneau combine les caractéristiques suivan- tes: 15. les deux réseaux d'entretoises sont dis- joints et séparés par un espace vide d'épaisseur sensiblement constante, s'étendant au voisinage du plan médian du cadre, au moins un contreventement est disposé dans ledit espace vide et fixé à l'intérieur du cadre avec une direction croisée par rapport aux deux réseaux d'entretoises, les entretoises des deux réseaux sont agencées de façon à s'appuyer de part et d'autre sur lesdits contreventements et sont fixées sur ceux-ci au niveau des zo- nes de croisement, 25. les deux nappes d'isolation s'appuient sur lesdits contreventements respectivement de part et d'autre de ceux-ci. Comme on le comprendra mieux plus loin, un tel panneau possède une résistance remarquable selon toutes les directions, provenant de la conformation de son ossature, croisée selon plusieurs directions et raidie par les fixations multiples des éléments les uns sur les autres (entretoises du premier réseau fixées sur le cadre et sur les contreventements, entretoises du second réseau croisées par rapport aux premiè- res et fixées sur le cadre et sur les contreventements). La réalisation de cette structure peut se faire à partir d'élé- ments en bois de section rectangulaire, sans aucun travail de mortaisage (à l'exception des structures d'emboîtement péri- phériques du cadre, connues en elles-mêmes), ce qui conduit à un panneau susceptible d'être fabriqué à prix réduit par une main d'oeuvre peu importante. En outre, les contreventements possèdent une autre fonction, qui consiste à préserver à leur niveau une lame d'air, au coeur même du panneau, entre les deux nap- pes d'isolation. On obtient ainsi une isolation thermique et acoustique de très bonne qualité. Il est à noter que les la- mes d'isolant des deux nappes s'appuient de part et d'autre contre les contreventements et sont ainsi parfaitement posi- tionnées par ces éléments et par les entretoises entre lesquel- les elles s'insèrent. Les lames des deux nappes étant croisées, les ponts thermiques sont extrêmement réduits. Les panneaux conformes à l'invention pré- sentent avantageusement une hauteur égale à une hauteur d'é- tage de bâtiment (de l'ordre de 2 400 à 2 500 mm). Plusieurs largeurs modulaires peuvent être prévues pour permettre de répondre avec souplesse à toutes les applications pratiques. Conformément à une caractéristique de l'invention, des panneaux sont prévus en module large (largeur supérieure à 1 000 mm) et sont alors munis de deux contreven- tements disposés en biais dans le cadre et croisés symétrique- ment l'un par rapport à l'autre, cependant que des panneaux formant des modules plus étroits (largeur inférieure à 1 000 mi sont munis d'un contreventement unique disposé en biais dans le cadre. Par ailleurs, selon un mode de réalisation préféré, le panneau conforme à l'invention présente l'agence- ment suivant: 30. le cadre est rectangulaire et formé de deux traverses assemblées sur deux montants, le premier réseau d'entretoises est pa- rallèle aux traverses, le second réseau d'entretoises est pa- rallèle aux montants, le ou les contreventements"ont au moins une extrémité aboutissant dans un angle du cadre, fixée à ce niveau sur la traverse et le montant correspondants. Le ou les contreventements peuvent s'éten- dre selon l'une ou les diagonales du cadre ou, pour certains modules, peuvent s'étendre entre un angle du cadre et un angle formé par une traverse et l'extrémité d'une entretoise aboutis- sant à celle-ci. L'invention ayant été exposée dans sa for- me générale, d'autres caractéristiques, buts et avantages de celle-ci ressortiront de la description qui suit en référence aux dessins annexés, lesquels présentent à titre d'exemples non limitatifs plusieurs modules de panneaux conformes à l'in- vention; sur ces dessins qui font partie intégrante de la pré- sente description: - la figure 1 est une vue en perspective schématique avec arraché partiel d'un module de panneau, - la figure 2 en est une coupe par un plan vertical A, - la figure 3 en est une coupe transversa- le par un plan B, - la figure 4 en est une coupe transversa- le par un plan C, - les figures 5 et 6 sont des vues schéma- tiques partielles illustrant le montage des panneaux, respec- tivement en coupe verticale en partie haute et basse, et en coupe horizontale à la jonction de deux panneaux, - les figures 7, 8 et 9 sont des vues frontales, schématisant trois autres modules. Le panneau préfabriqué représenté à titre d'exemple aux figures 1, 2, 3 et 4 est destiné à former, par assemblage avec d'autres panneaux, une ossature en bois d'un bâtiment, intégrant une isolation thermique et phonique. Ce panneau présente une forme générale pa- rallélépipédique rectangle, de hauteur de 2 440 mm, de largeur modulaire de 1 200 mm et d'épaisseur de l'ordre de 16,5 cm. Il est formé par un cadre périphérique rectangulaire, d'épaisseur égale à celle du panneau et composé de deux traverses 1 et 2 qui sont assemblées de façon classi- que, notamment par cloutage, sur deux montants 3 et 4. Ces éléments sont réalisés en bois (notamment épicéa ou douglas) et présentent une section transversale rectangulaire. Les deux traverses 1 et 2 et le montant 3 sont dotés, dans le plan médian M, de rainures d'emboîtement la, 2a et 3a s'ouvrant vers l'extérieur, cependant que, tou- jours dans ce plan médian, le montant 4 est doté, sur sa face externe, d'une languette d'emboîtement 4a de forme adaptée pour coopérer avec les rainures précitées et pouvoir s'emboîter dans celles-ci. De plus, les traverses 1 et 2 du cadre comportent des encoches de ventilation telles que 5 s'ouvrant sur une face du panneau (appelée à être orientée vers l'exté- rieur du bâtiment). Au voisinage du plan médian M, le cadre est intérieurement pourvu de deux contreventements 6 et 7 qui s'étendent selon ses deux diagonales. A chacune de leurs ex- trémités (au niveau des angles du cadre), ces contreventements sont cloutés sur les montants et traverses. En l'exemple représenté, le contreventement 6 est d'une seule pièce et le contreventement 7 de deux pièces cloutées sur le contreventement 6 au niveau de la zone de croi- sement. Ces contreventements sont constitués par des éléments en bois de section rectangulaire, ayant une épais- seur de l'ordre de 3,5 cm. Ils définissent au coeur du panneau une lame d'air de même épaisseur. Les traverses 1, 2 et montants 3, 4 sont munis de butées telles que 8 et 9 fixées sur leurs faces intérieures, ces butées constituées par des cales de bois de même épaisseur que les contreventements sont agencées de sorte que leurs fa- ces frontales soient situées dans les mêmes plans que celles des contreventements 6 et 7. Par ailleurs, d'un coté des contrevente- ments 6 et 7 est disposé un premier réseau d'entretoises telles que 10 réunissant les montants 3 et 4 du cadre et parallèles aux traverses 1 et 2. Ces entretoises qui sont appelées à pré- senter des directions horizontales une fois le panneau en pla- ce, sont constituées par des pièces de bois de section rectan- gulaire et d'épaisseur égale à la distance séparant la face frontale des contreventements et la face frontale du panneau. Ces entretoises sont disposées en appui contre les contreventements, de sorte que leur face frontale affleure la face correspondante du panneau (plan coincidant avec celui des faces frontales des montants et traverses du cadre). En l'exemple, trois entretoises 10 sont réparties sur la hauteur du panneau. Elles sont fixées par cloutage,d'une part, par leurs extrémités, sur les montants 3 et 4, d'autre part, dans les zones de croisement, sur les con- treventements 6 et 7. De l'autre côté des contreventements, est disposé un second réseau d'entretoises en bois telles que 11 perpendiculaires aux entretoises 10 du premier réseau. Ces entretoises parallèles aux montants 3 et 4 sont en l'exemple au nombre de deux et réunissent les traverses 1 et 2 du ca- dre; elles sont appelées à présenter des directions vertica- les une fois le panneau en place. Elles sont agencées de façon similaire aux premières contre les contreventements 6, 7 avec leur face fron- tale affleurant la face correspondante du panneau et leur fa- ce opposée cloutée sur les contreventements au niveau des zo- nes de croisement. Par ailleurs, des lames d'isolant telles que-12 sont insérées entre les entretoises 10, de façon à ve- nir s'appuyer, à l'arrière, sur les contreventements 6 et 7 et sur leur pourtour, contre les entretoises et le cadre. Les lames 12 de cette première nappe ont une épaisseur adaptée, de sorte que leur face frontale soit située en retrait par rapport à la face correspondante du ca- dre; un espace est ainsi préservé pour le passage des ser- vitudes (filerie électrique...) du côté intérieur du panneau; De façon analogue, des lames d'isolant 13 d'une seconde nappe sont insérées entre les entretoises 11, ces lames s'étendant selon une direction perpendiculaire par rapport aux premières. Elles ont une épaisseur adaptée de sorte que leur face frontale soit située en retrait par rapport à la face correspondante du cadre; un espace est ainsi préser- vé du côté extérieur pour la ventilation du panneau. Les en- coches 5 pratiquées sur les traverses du cadre débouchent dans cet espace et assurent cette ventilation. Les lames de la première nappe et de la seconde nappe peuvent être en mousse de polystyrène. On peut remarquer que les pièces en bois constitutives du panneau conforme à l'invention sont dépour- vues de toute structure travaillée (à l'exception des rainures d'emboîtement classiques du cadre), le montage du panneau s'ef- fectuant très rapidement par de simples cloutages. On obtient ainsi un panneau de très faible prix de revient. Sa résistance provenant de sa structure particulière est remarquable et omnidirectionnelle, ce qui supprime un des principaux défauts des panneaux actuels. Ses qualités d'isolation thermique et a- coustique sont comparables à celles des panneaux connus les plus performants. Elles sont dues à la combinaison des deux S15 nappes d'isolation, de la lame d'air centrale et des deux lames d'air externe et interne (l'une ventilée, l'autre servant au passage de la filerie). A titre simplement illustratif, sont four- nis ci-après les paramètres constructifs essentiels du panneau: épaisseur du cadre: 16,5 cm, - épaisseur des contreventements et de la lame d'air centrale: 3,5 cm, - épaisseur des entretoises 10: 6,5 cm, épaisseur des entretoises 11: 6,5 cm, - épaisseur des lames d'isolation 12: 5 cm, - épaisseur des lames d'isolation 13: 5 cm, - épaisseur de la lame d'air externe: '1,5 cm, - épaisseur de la lame d'air interne: 1,5 cm. La figure 5 montre la fixation basse et haute d'un panneau qui peut s'effectuer sur semelle par des tirefonds 14 (ou par boulonnage sur dalle) et, en partie haute, par des boulons 15 fixés sur chaînage. Bien entendu, tout autre mode de fixation peut être prévu, les organes de fixation é- tant répartis en quinconce le long des traverses 1 et 2 du cadre. Les panneaux sont assemblés entre eux par boulonnage comme le montre la figure 6: plusieurs boulons tels que 16 (par exemple quatre de chaque côté) sont répartis en quinconce sur la hauteur des montants du panneau. Les revêtements externe et interne des panneaux sont réalisés de façon connue en soi au moyen de pla- ques de parement, enduit béton sur grillage, bardage bois, briquettes de parement, etc... Par ailleurs, les figures 7, 8 et 9 illus- trent d'autres modules de panneaux conformes à l'invention. La figure 7 présente un module large, de largeur égale à 1 365 mm; il est constitué de façon analogue au précédent à l'exception des deux contreventements qui abou- tissent, d'une part, dans un angle du cadre, d'autre part, aux extrémités d'une entretoise 17 parallèle aux montants. (Cette entretoise est disposée à 1 200 mm d'un montant et à 165 mm de l'autre). La figure 8 présente un module étroit, de largeur égale à 600 mm. Celui-ci est pourvu d'un seul contre- ventement s'étendant selon une de ses diagonales. (Les deux montants du cadre jouent dans ce cas le rôle du deuxième ré- seau d'entretoises). Enfin, la figure 9 présente un autre modu- le étroit, de largeur égale à 765 mm. Celui-ci est pourvu d'un seul contreventement aboutissant, d'une part, dans un angle du cadre, d'autre part, à une extrémité d'une entretoise 18 parallèle aux montants (entretoise du second réseau, unique en cet exemple). () RÉPUBLIQUE FRAN AISE 2 559 525 INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS Ce numéro n'a donné lieu à aucune publication Ln N Ln If> Le L_ REVENDICATIONS 1/ - Panneau pour la construction modulai- re d'un b&timent, comprenant un cadre périphérique (1, 2, 3, 4) doté extérieurement de structure d'emboîtement sur son pourtour (la, 2a, 3a, 4a), un premier réseau d'entretoises (10) s'étendant dans le cadre du côté d'une des faces de celui- ci, un second réseau d'entretoises (11) s'étendant dans le cadre du côté de son autre face et présentant des directions croisées par rapport au premier réseau, une première nappe d'isolation (12) constituée par des lames d'isolant rigide ou semi-rigide insérées dans le cadre entre les entretoises (10) du premier réseau,et une seconde nappe d'isolation (13) cons- tituée par des lames d'isolant rigide ou semi-rigide insérées dans le cadre entre les entretoises (11) du second réseau, ledit panneau étant caractérisé en ce que: les deux réseaux d'entretoises (10, 11) sont disjoints et séparés par un espace vide d'épaisseur sen- siblement constante, s'étendant au voisinage du plan médian (M) du cadre, au moins un contreventement (6, 7) est disposé dans ledit espace vide et fixé à l'intérieur du cadre avec une direction croisée par rapport aux deux réseaux d'en- tretoises (10, 11), 25. les entretoises (10, 11) des deux ré- seaux sont agencées de façon à s'appuyer de part et d'autre sur lesdits contreventements (6, 7) et sont fixées sur ceux- ci au niveau des zones de croisement, les deux nappes d'isolation (12, 13) s'appuient sur lesdits contreventements (6, 7) respectivement de part et d'autre de ceux-ci. 2/ - Panneau selon la revendication 1, formant un module large en particulier de largeur supérieure à 1 000 mm, comprenant deux contreventements disposés en biais dans le cadre, symétriquement l'un par rapport à l'autre. 3/ - Panneau selon la revendication 1, for- mant un module étroit, en particulier de largeur inférieure à 1 000 mm, comprenant un contreventement unique disposé en biais dans le cadre. 4/ - Panneau selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, dans lequel: le cadre est rectangulaire et formé de deux traverses (1, 2) assemblés sur deux montants (3, 4), 5. le premier réseau d'entretoises (10) est parallèle aux traverses (1, 2), le second réseau d'entretoises est pa- rallèle aux montants (3, 4), le ou les contreventements (6, 7) ont au moins une extrémité aboutissant dans un angle du cadre, fixée à ce niveau sur la traverse et le montant correspondants. / - Panneau selon les revendications 2 et 4 prises ensemble, dans lequel les deux contreventements (6, 7) s'étendent selon les deux diagonales du cadre. 6/ - Panneau selon la revendication 5 pré- sentant une largeur modulaire de l'ordre de 1 200 mm. 7/ - Panneau selon les revendications 2 et 4 prises ensemble, dans lequel les deux contreventements abou- tissent, d'une part, dans un angle du cadre, d'autre part, aux extrémités d'une entretoise (17) parallèle aux montants. 8/ - Panneau selon la revendication 7, présentant une largeur modulaire de l'ordre de 1 365 mm. 9/ - Panneau selon les revendications 3 et 4 prises ensemble, dans lequel le contreventement s'étend se- lon une des diagonales du cadre. / - Panneau selon la revendication 9, présentant une largeur modulaire de l'ordre de 600 mm. 11/ - Panneau selon les revendications 3 et 4 prises ensemble, dans lequel le contreventement aboutit, d'une part, dans un angle du cadre, d'autre part, à une ex- trémité d'une entretoise (18) parallèle aux montants. 12/ - Panneau selon la revendication 11, présentant une largeur modulaire de l'ordre de 765 mm. 13/ - Panneau selon l'une des revendica- tions 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, présentant une hauteur égale à une hauteur d'étage. 14/ - Panneau selon l'une des revendica- tions 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caractérisé en ce que des butées (8, 9) pour les lames d'isolant sont fixées et des deux montants sur les faces intérieures des deux traverses/du cadre. / - Panneau selon l'une des revendica- tions précédentes, dans lequel les entretoises (10, 11) et les contreventements (6, 7) sont constitués par des éléments de section transversale rectangulaire, caractérisé en ce que les entretoises (10) du premier réseau et entretoises (11) du second réseau s'appuient et sont fixées, par une de leur face, respectivement sur une face des contreventements (6, 7) et sur la face opposée de ceux-ci. 16/ - Panneau selon l'une des revendica- tions précédentes, dans lequel: les entretoises (10) du premier réseau affleurent par leur face frontale l'une des faces du cadre, les entretoises (11) du second réseau affleurent par leur face frontale l'autre face du cadre, 15. les lames d'isolant (12) de la première nappe sont adaptées, de sorte que leur face frontale soit si- tuée en retrait par rapport à la face correspondante du cadre, en vue du passage des servitudes telles que filerie,... les lames d'isolant (13) de la seconde nappe sont adaptées de sorte que leur face externe soit située en retrait par rapport à la face correspondante du cadre, ces encoches (5) étant pratiquées sur ladite face du cadre, en vue d'autoriser une ventilation du panneau du côté de ladite face. 17/ - Panneau selon l'une des revendica- tions précédentes, dans lequel le cadre (1, 2, 3, 4), les en- tretoises (10, 11) et les contreventements (6, 7) sont en bois.