Brevet FR2556761A1 — publié le 19850621

La présente invention concerne un élément préfabriqué pour la construction de bâtiments, ainsi qu'un procédé de construction utilisant de tels éléments. Dans les procédés de construction connus, qui utilisent des éléments préfabriqués ou non préfabriqués pour la construction de bâtiments, on construit d'abord les parois verticales sur une hauteur d'étage puis ensuite la dalle de plancher que l'on assemble en partie supérieure des parois verticales, et on continue ainsi étage par étage. La jonction entre la dalle de plancher et les parois verticales s'effectue ainsi dans des zones où il existe des moments de flexion dus aux efforts qui s'exercent transversalement au niveau de la jonction. Ceci présente un certain nombre d'inconvénients puisqu'il faut s'opposer à ces moments de flexion et attendre la prise définitive de la jonction entre la dalle et les parois verticales, avant de passer à la construction de l'étage supérieur. La présente invention vise à éviter cet inconvénient en proposant un élément préfabriqué de structure entièrement nouvelle qui permet de construire des bâtiments à plusieurs étages en effectuant la liaison des éléments sensiblement à mi-hauteur d'étage, dans une zone où le moment de flexion est nul et les efforts qui s'exercent sont uniquement des efforts verticaux. Il en résulte alors, non seulement une grande facilité de construction, mais aussi une grande rapidité de construction, puisqu'il n'y a pas d'efforts transversaux à compenser.De surcroît, la construction s'effectue avec une plus grande sécurité pour le personnel travaillant à la construction du bâtiment. L'élément préfabriqué qui fait l'objet de l'invention est constitué par un élément monobloc réalisé au moins en partie en béton précontraint et affectant une forme générale de H ou une forme en dérivant. Cet élément comprend une dalle horizontale de plancher en béton précontraint reliant deux voiles verticaux qui s 'étendent chacun de part et d'autre de la dalle sur sensiblement une demi-hauteur d'étage vers le haut et sur sensiblement une demi-hauteur d'étage vers le bas. Cet élément comporte en outre des évidements horizontaux transversaux et longitudinaux venus de préfabrication pour permettre le passage ultérieur de câbles de précontrainte pour assurer l'assemblage de l'élément avec d'autres éléments analogues sur un même niveau horizontal. Le procédé de construction de la présente invention consiste essentiellement à juxtaposer plusieurs éléments par leur tranche verticale sur un même niveau horizontal de manière à constituer une trame, à assembler les éléments de la trame par des câbles de précontrainte passant à travers les évidements horizontaux transversaux des éléments de manière à constituer une trame rigide se comportant comme une poutre monobloc, et à assembler les trames d'un même niveau par des câbles de précontrainte passant à travers les ridements horizontaux longitudinaux des éléments des différentes trames. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit et qui se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre illustratif sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un élément courant en H selon l'invention, qui montre schématiquement l'assemblage de cet élément avec d'autres éléments analogues sur un même niveau - les figures 2 à 5 sont des vues en perspective d'éléments modifiés qui dérivent de l'élément en H de la figure 1 - la figure 6 est une vue en perspective partielle montrant la tranche verticale de l'élément de la figure 1 au niveau du raccordement entre la dalle et l'un des deux voiles - la figure 7 est une vue partielle en élévation montrant l'assemblage de deux éléments en H appartenant à deux trames adjacentes - la figure 8 montre l'assemblage de deux dalles appartenant respectivement à deux éléments selon l'invention ;; - la figure 9 est une vue analogue à la figure 7 montrant la disposition des évidements horizontaux transversaux - la figure 10 montre l'assemblage de deux voiles appartenant respectivement à deux éléments superposés - la figure 11 est une vue en élévation montrant schématiquement la cinématique de pose des éléments de l'invention - la figure 12 est une vue en perspective montrant quatre éléments en H selon l'invention dont les voiles sont en partie découpés pour réaliser une porte - la figure 13 est une vue en élévation montrant l'utilisation d'un chevalet pour réaliser la pose d'un élément selon ladnêmatique représentée à la figure 11 - la figure 14 montre schématiquement en perspective la forme des bords horizontaux supérieurs et inférieurs des voiles de deux éléments d'extrémité de trame, qui permettent la mise en place d'un vérin de réglage - la figure 15 est une vue de dessus montrant la construction d'un bâtiment au moyen d'éléments selon l'invention autour d'un noyau central - la figure 16 est une vue de dessus montrant une construction avec assemblage décalé ; et - la figure 17 est une vue de dessus montrant une construction avec assemblage en biais. On a représenté sur la figure 1 un élément préfabriqué selon l'invention, qui est constitué par un élément monobloc réalisé au moins en partie en béton précontraint et qui affecte une forme générale de H. Cet élément comprend une dalle horizontale de plancher 12 en béton précontraint reliant deux voiles verticaux parallèles 14 et 16 qui s'étendent chacun de part et d'autre de la dalle sur sensiblement une demi-hauteur d'étage vers le haut et sur sensiblement unedemi-hauteur d'étage vers le bas. La dalle 12 est précontrainte en préfabrication par des câbles adhérents (non représentés) qui s'étendent longitudinalement dans l'épaisseur de la dalle et entre les deux voiles 14 et 16. Les voiles 14 et 16 peuvent être réalisés en béton non précontraint, mais sont de préférence précontraintsen préfabrication par des câbles adhérents s'étendant verticalement dans l'épaisseur des-voiles. L'élément courant 10 est destiné à être juxtaposé avec d'autres éléments analogues, tels l'élé- ment 10a, pour constituer une trame s'étendant horizontalement suivant une direction parallèle au plan des voiles 14 et 16. La trame ainsi constituée est destinée également à s'assembler à d'autres trames analogues, situées dans le même niveau horizontal, telles que la trame comprenant les éléments 10b et 10c. L'assemblage des éléments préfabriqués d'une même trame et l'assemblage des différentes trames entre elles est effectué au moyen de câbles de précontrainte qui sont mis en place lors de la construction du bâtiment. Pour permettre la mise en place des câbles de précontrainte, qui sont disposés horizontalement et suivant deux directionsorthogonales, chaque élément 10 comporte différents évidements horizontaux venus de préfabrication. Plus particulièrement, l'élément 10 comporte des évidements horizontaux transversaux 18 et 20 qui sont ménagés respectivement dans les voiles 14 et 16 de-manière à déboucher sur les tranches verticales opposées 22 et 24 du voile 14 et 26 et 28 du voile 16. Dans l'exemple particulier représenté sur la figure 1, les évidements 18 et 20 sont réalisés dans les voiles et au dessus du plan de la dalle 12. Toutefois, ces évidements pourraient tout aussi bien être réalisés dans les voiles en dessous du plan de la dalle ou en variante dans la dalle elle-même. Les évidements 18 et 20 sont destinés à permettre le passage de câbles de prsontrainte 30 et 32 (représentés schématiquement en traits mixtes) pour réaliser l'assemblage de l'élément 10 avec les autres éléments de la trame, tels l'élément 10a. L'élément 10 comporte également des évidements horizontaux longitudinaux 34 et 36, également venus de préfabrication, et ménagés dans la dalle 12 de manière à déboucher sur les faces extérieures respectives 38 et 49 des deux voiles 14 et 16. Les évidements 34 et 3 6, qui sont obligatoirement réalisés au travers de la dalle 12, sont destinés à permettre le passage de câbles de précontrainte 42 et 44 pour l'assemblage des trames entre elles. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque élément préfabriqué comporte deux évidements horizontaux transversaux tels 18 et 20 et deux évidements horizontaux longitudinaux tels 3 4 et 36 Les éléments 10 d'un même niveau horizontal sont destinés à être superposés sur plusieurs niveaux en sorte que la jonction entre deux éléments superposés s'effectue sensiblement à mi-hauteur d'étage, comme cela sera expliqué plus loin. En dehors de l'élément courant en H représenté sur la figure 1, l'invention prévoit: d'autres éléments qui dérivent directement de cette forme de H. Les figures 2 à 5, montrent à titre d'exemple, différents éléments modifiés pouvant être utilisés pour la construction d'un bâtiment conformément à l'invention. Ainsi, la figure 2 montre un élément terrasse 46 en partie courante.-Cet élément 46 comprend une dalle de plancher 12 et deux demi-voiles 14 et 16 qui s'étendent vers le bas sur sensiblement unedemi-hauteur d'étage à partir de la dalle 12. La figure 3 montre un élément courant 48 avec baie qui comprend une dalle 12 et un seul voile 14. La figure 4 montre un élément en biais comprenant une dalle 12 raccordée à deux voiles 14 et 16 non parallèles entre eux. La figure 5 montre un élément terrasse 52 formant acrotère comprenant une dalle 12 raccordée à une voile 14 s entendant sur sensiklement les trois-quarts d'une hauteur d'étage et à un demi-voile 16. Comme le montre la figure 6, la tranche verticale 26 du voile 16 et la tranche verticale 54 de la dalle 12 comportent des bourrelets respectifs 56 et 58 de section semi-cylindrique. La tranche verticale opposée de l'élément 10 comporte des rainures homologues de section semi-cylindrique, de sorte que les deux tranches verticales opposées de l'élément 10 présentent des formes d'assemblage complémentaire . On peut ainsi, comme représenté à la figure 8, réaliserl'assemblage du bourrelet 58 de la dalle 12 d'un élément avec la rainure 60a de la dalle 12a d'un autre élément. Commele moiltre*nt les figures 6 et 7, chacune des faces extérieures 38 et 40 des voiles 14 et 16 de l'élément 10 comportent, au niveau de la dalle 12 une surépaisseur 62 (respectivement 64) formant surface d'appui entre deux éléments adjacents de deux trames adjacentes. La figure 7 montre plus particulièrement comment la surépaisseur 62 de l'élément 10 vient en appui contre la surépaisseur 64d de l'élément10d. Cette surépaisseur permet un meilleur contact entre les éléments d'une trame à l'autre et par suite un meilleur assemblage des trames entre elles lors de la précontrainte réalisée avec les câbles tels 42 et 44-de la figure 1. La figure 9 montre deux variantes de réalisation dans lesquelles les évidements horizontaux transversaux sont ménagés soit dans le voile et au dessous du plan de la dalle (évidement 18') soit dans la dalle elle-même (évidement 20'). Pour permettre la superposition des éléments de deux niveaux adjacents, l'invention prévoit que le bord horizontal inférieur et le bord horizontal supérieur des voiles des éléments présentent des formes d'assemblage complémentaires. insi, comme le montre la figure 10, le bord horizontal inférieur de l'élément 10 présente un bourrelet semi-cylindrique et le bord supérieur de l'élément 1Od présente une rainure 68d de section semicylindrique de forme correspondante. Comme indiqué plus haut, les éléments 10 sont destinés à être assemblés pour former une trame au moyen de câbles de précontrainte tels 30 et 32. On comprendra que les tranches verticales d'extrémité de deux éléments d'extrémité d'une même trame n'ont pas besoin de comporter de bourrelets ou d'évidements tels que représentés sur les figures 6 à 8. Ces tranches pourront être des tranches lisses comme les tranches 26 et 26d reprdsentées à la figure 14. Toutefois, l'invention prévoit que les bords horizontaux supérieurs et inférieurs des voiles des éléments d'extrémité de trame présentent, du c6té de l'extrémité de cette façade, des évidements tels 70 et 70d, pour la mise en place de vérins de réglage (non représentés) pour régler la position verticale de la-trame. Il suffit en effet d'utiliser quatre vérins de réglage puisque la trame se comporte comme une poutre rigide du fait de l'effort exercé par les câbles 4e précontrainte. La construction d'un bâtiment, conformément au procédé de l'invention, consiste donc à juxtaposer plusieurs éléments par leur tranche verticale sur un même niveau horizontal de manière à constituer une trame puis à assembler les éléments de la trame par des câbles de précontrainte pour obtenir une trame rigide se comportant comme une poutre monobloc, et finalement à assembler les trames d'un même niveau par les câbles de précontrainte comme déjà indiqué plus haut. Le réglage de la position verticale de chaque trame rigidifiée, soit sur une fondation, soit sur une trame sous-jacente, sera obtenu au moyen de. vérins comme indiqué précédemnent tout en coulant un mortier durcissable sous les éléments de la trame. Une fois le mortier durci, il suffit d'enlever les vérins de manière que la trame garde sa position de réglage. La figure 11 illustre schématiquement la cinématique de pose des éléments en vue de la construction d'un bâtiment. Un engin de levage (non représenté) met en place un élément 10 pour former une nouvelle trame 76 au-dessus d'une trame existante 74, cette dernière reposant également sur une autre trame 72. Pour faciliter la mise en place du nouvel élément 10, il est préférable d'utiliser un chevalet de montage 78 tel que représenté sur la figure 13. Ce chevalet qui repose sur la dalle de la trame 74 comporte un sabot supérieur 80 qui vient reposer sous la dalle de la trame 76 en construction. Ce sabot 80 présente une partie inclinée 82 facilitant la mise en place de la dalle 12 de l'élément 10 de manière que celle-ci vienne dans le prolongement de la dalle des éléments déjà mis en place. Ces éléments seront ainsi successivement déposés à leur emplacement définitif et calés à leur partie inférieure, par exemple au moyen de cales en bois. Lorsque le calage de tous les éléments destinés à constituer une trame sera réalisé, on assemblera les différents éléments au moyen de câbles de précontrainte tels 30 et 32 et on réglera la trame ainsi rigidifiée en utilisant quatre vérins comme indiqué précédemment et enlèvera les cales provisoires. Pour assurer la solidarisation entre les éléments de deux trames superposées, on utilisera un mortier à prise rapide qui sera de préférence mis en place avant la pose des éléments de la trame en sorte que ceux-ci provoquent déjà un écrasement du mortier lors de la mise en place. Lorsque le mortier sera pris, il suffira alors d'enlever les vérins, la solidarisation des éléments superposés étant alors obtenue. Les figures 11 et 12 montrent que les voiles des éléments peuvent incorporer des découpes, telles 84, pour constituer par exemple une porte. Ces découpes seront réalisées dans les voiles lors du moulage de préfabrication par mise en place d'une réserve appropriée dans le moule de préfabrication. Il est bien évident que des découpes de forme différente pourront être réalisées à différents endroits pour obtenir, si nécessaire, des passages de porte, de fenêtre, etc. La figure 15 montre l'assemblage d'éléments 10 selon l'invention autour d'un noyau central constitué par une cage d'escalier 86 et une cage d'ascenseur 88. Dans un tel cas, il sera préférable de monter les différents étages des cages 86 et 88 et d'assembler ensuite, étage par étage, les différents éléments autour du noyau central, les éléments étant eux-mêmes reliés à ce noyau central par des câbles de précontrainte pouvant passer soit dans les évidements transversaux soit dans les évidements longitudinaux décrits précédemment. La figure 16 montre que l'on peut réaliser des trames à assemblage décalé, c'est-à-dire des trames dans lesquelles tous les voiles des éléments ne sont pas obligatoirement dans le prolongement l'un de l'autre. Ainsi; la figure 16 montre cinq éléments 10e, 10f, 10g, 10h et 10i dont un seul des voiles est aligné avec un seul des voiles des autres éléments correspondants, à savoir le voile qui apparaît à gauche sur la figure 16. Le voile de droite des éléments 10e, 10f, 10g sont également alignés, de même que pour le voile de droite des évidements 10h et 10i, ce qui permet de ménager un passage horizontal 90. La figure 17 montre un assemblage en biais qui utilise non seulement des éléments courants 10 en forme de H, mais également des éléments 50 en biais, tels que représentés sur la figure 4. On remarquera que dans l'exemple particulierre7rnsent'e àla figure 17, il faut utiliser un élément 92 de forme spécifique qui pourra être réalisé à la demande. L'invention est applicable à la construction de bâtiments,et spécialement de bâtiments à plusieurs étages utilisant de préférence unnoyau central. Elle permet une construction aisée avec un minimum de rapidité puisqu'elle utilise des éléments préfabriqués et la seule contrainte de temps est liée au durcissement du mortier à prise rapide utilisépour l'assemblage des éléments superposés. REVENDICATIONS 1. Elément préfabriqué pour la construction d'un bâtiment caractérisé par le fait qu'il est constitué par un élément monobloc (10) réalisé au moins en partie en béton précontraint et affectant une forme générale de H ou une forme en dérivant, ledit élément comprenant une dalle horizontale de plancher (12) en béton précontraint reliant deux voiles verticaux (14,46) qui s'étendent chacun de part et d'autre de la dalle sur sensiblement une demi-hauteur d'étage vers le haut et sur-sensiblement unedemi-hauteur d'étage vers le bas, ledit élément comportant en outre des évidements horizontaux transversaux (18,20 )et longitudinaux (34,36) venus de préfabrication pour permettre le passage ultérieur de câbles de précontrainte (30, 32, 42, 44) pour assurer l'assemblage de l'élément avec d'autres éléments analogues sur un même niveau horizontal. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la dalle (12) est précontrainte en préfabrication par des câbles adhérents s'étendant longitudinalement dans l'épaisseur de la dalle et entre les deux voiles (14,16) 3. Elément selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé. par le.fait que les voiles (14,16) sont précontraints en préfabrication par des câbles adhérents s'étendant verticalement dans l'épaisseur des voiles. 4. Elément selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les évidements horizontaux transversaux (18,20) venus de préfabrication sont ménagés dans la dalle (12) et/ou dans les voiles (14,16) de manière à déboucher sur les tranches verticales opposées (22, 24 ; 26,28) de la dalle et/ou des voiles et à permettre le passage de câbles de précontrainte (30,32) pour l'assemblage de plusieurs éléments formant une trame horizontale. S. Elément selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les tranches verticales opposées (22,24; 26,28) de l'élément (10) présentent des formes d'assemblage complémentaires, en particulier un bourrelet lus8) et une rainure (60) de section semi-cylindrique. 6. Elément selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les évidements horizontaux longitudinaux (34,36) venus de préfabrication sont ménagés dans la dalle (12) de manière à déboucher sur les faces extérieures (38,40) respectives des deux voiles (14,16)-et à permettre le passage de câbles de précontrainte (42,44) pour l'assemblage de plusieurs trames entre elles sur un même niveau horizontal. 7. Elément selon la revendication 6, caractérisé par le fait que chacune des faces extérieures (38,40) des voiles (14,16) comportent, au niveau de la dalle (12) une surépaisseur (62,64) formant surface d' appui entre deux éléments adjacents de deux trames adjacents. 8. Elément selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les voiles (14,16) présentent un bord horizontal inférieur et un bord horizontal supérieur ayant des formes d'assemblage complémentaires, en particulier un bourrelet (66) et une rainure (68) de section semi-cylindrique. 9. Elément selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que les bords horizontaux supérieur et inférieur des voiles (14,16) des élémentsd'extré- mite de tra:ne prXsentant, du côté Ce l'extirl,litt Ce façade, cs évidements (7C) pour la rise en place ae vérins de réglage de la position verticale de la trame. 10. Procédé de construction d'un bâtiment au moyen d'éléments selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'on juxtapose plusieurs éléments (10) par leurs tranches verticales sur un même -niveau horizontal de manière à constituer une trame, on assemble les éléments (10) de la trame par des câbles de précontrainte (30,32) passant à travers les évidements horizontaux transversaux (18,20) des éléments de manière à constituer une trame rigide se comportant comme une poutre monobloc, et on assemble les trames d'un même niveau par des câbles de précontrainte (42,44) passant à travers les évidements horizontaux longitudinaux (34,36) des éléments des différentes trames. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'on règle la position verticale de la trame rigidifiée par les câbles de précontrainte, au moyen de quatre vérins d'extrémité, on coule. un mortier durcissable sous les éléments de la trame et on enlève les vérins après durcissement du mortier. 12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé par le fait que l'on assemble les trames au moyen de câbles de pré contrainte sur un noyau central (86,88) formant cage d'escalier et d'ascenseur.