Brevet FR2557180A1 — publié le 19850628

La présente invention concerne un perfectionnement au procédé de construction de maison à ossature bois utilisant en structure porteuse le principe poteaux/poutres. Ce procédé trouve son application dans le domaine de la construction de bâtiment à ossature bois, comportant préférentiellement un ou deux niveaux aménagés sur sous sol, vide sanitaire ou terre plein. Les procédés actuellement développés peuvent être classés selon cinq catégories principales. Premièrement, les constructions dont l'ossature est à base de rondins ou de madriers, assurant simultanément les fonctions porteuses et de séparation. Ce procédé, satisfaisant techniquement,est peu avantageux économiquement, car de faible productivité il nécessite de surcroit une quantité de matière importante. La spécificité de son aspect architectural, lié au principe constructif, en fait un procédé difficilement adaptable aux différents styles architecturaux régionaux, il est préférentiellement appliqué à la construction de chalet en pays montagneux. Deuxièmement, il est également réalisé des constructions à points porteurs dont l'ossature est à base de pans de bois pouvant rester apparents ou non, et assemblés par tenons et mortaises. Les espaces libres entre les éléments bois sont comblés par un matériau à hourdir. La forme des pans de bois apparents varie selon les régions. Ce type d'ossature nécessite pour son application le recours à une main d'oeuvre abondante et spécialisée, il en résulte qu'il est peu avantageux économiquement et son industrialisation est, du fait de la complexité des assemblages, difficilement réalisable. Par contre ce procédé est techniquement intéressant car l'ossature réalisée est très robuste, et il s'adapte assez facilement aux divers styles architecturaux régionaux. Troisièmement, il existe les procédés de construction à ossature composée de montants en bois verticaux de section relativement faible, espacés de 400 à 600 mm, et reliés à la base et en partie supérieure par des lisses de même section sur lesquelles s'assemble la charpente constituée généralement de fermettes industrialisées. Les panneaux ainsi réalisés ont des fonctions porteuses, l'ensemble des charges est transmis à la fondation par les montants verticaux. C'est le procédé actuellement le plus développé car il permet une préfabrication,partielle ou totale,des parois en usine. Une préfabrication totale des parois intégrera l'ossature, les parements extérieurs et intérieurs, la préfabrication peut être également partielle pour constituer une paroi ouverte intégrant l'ossature et le parement extérieur ou intérieur, les autres éléments étant assemblés sur le chantier. Ce procédé techniquement satisfaisant l'est également économiquement dans la mesure où il permet d'obtenir de susbstantiels gains de prqductivité par une industrialisation de la fabrication en usine. Cependant cette technique présente des inconvénients dont certains sont inhérents à la présentation du produit; ainsi sa forme en panneau de façade impose des contraintes dans la conception architecturale et limite les créations à des volumes quatrangulaires simples; d'autre part, les dimensions et la masse des panneaux imposent des moyens de transport lourds et quelquefois exceptionnels, ainsi que des moyens de liage mécanique nécessitant fréquemment des aménagements d'accès spéciaux. Enfih, chaque création d'ouverture nécessite une reprise par les jambages des charges encaissées par les linteaux, il en découle la nécessité d'un dimensionnement approprié des linteaux et des montants au droit des jambages. Chaque ouverture doit donc faire l'objet d'une étude de dimensionnement particulière des jambages et des linteaux, et leur positionnement nepeut pas être quelconque. Quatrièmement, on peut citer les constructions à ossature à base de modules tridimensionnels, très souvent entièrement équipés en usine et s'assemblant sur la fondation pour constituer une maison complète composée, généralement de trois à quatre modules. Ce procédé nécessite pour sa réalisation des moyens importants au niveau de la fabrication en usine, du transport par convoi exceptionnel, de la mise en place par engins de levage de forte capacité, et n'autorise que peu d'animation architecturale. Enfin cinquièmement, il existe le système poteaux/poutres dans lequel la structure de base est composée d'éléments principaux porteurs constituant des portiques simples ou superposés sur lesquels s'assemblent des éléments secondaires, tels que potelets ou solives constituant l'ossature des éléments de remplissage des espaces libres et reprenant les efforts localisés, les éléments principaux sont en bois massifs alors que les éléments de remplissage peuvent être constitués de panneaux de façade ou de plancher préparés en usine ou montés sur chantier. Ce procédé techniquement très robuste autorise une grande liberté d'expression architecturale tant en plan qu'en volume. En effet, dans ce système à points porteurs, les descentes de charges sont concentrées sur les poteaux; les parois, les cloisons, et les planchers n'ayant plus que des fonctions de remplissage et/ou de distribution, ils peuvent être disposés au gré du concepteur. Cependant, son exploitation traditionnelle est d'une faible productivité, ceci résultant de la complexité des liaisons entre les éléments, de la diversité dans les caractéristiques dimensionnelles des éléments et de la masse des éléments principaux porteurs. La présente invention consiste en un perfectionnement résultant de la rationnalisation du système constructif poteau/poutre et permettant des réalisations de structure bois de ce type dans des conditions économiques avantageuses, tout en autorisant des conceptions architecturales variées tant contemporaines que conformes aux différents styles régionaux. Selon l'invention, ce perfectionnement consiste en la réalisation de portiques constitués de poteaux composés d'un élément principal central, de part et d'autre duquel sont moisés des éléments additionnels secondaires, dont le nombre est adapté aux contraintes s'y exerçant; l'élément principal du poteau est interrompu au niveau des poutres de façon à permettre leur passage, les poutres se trouvent ainsi moisées entre les éléments additionnels qui se poursuivent en moisant l'élément central du poteau, lequel peut être à nouveau interrompu afin de permettre le passage, soit d'une poutre à un autre niveau ou alors de l'arbalétrier de la ferme porteuse de la charpente. Les poteaux sont reliés à la fondation par une ferrure d'ancrage et la liaison entre les portiques est assurée, selon l'invention, à la base par une semelle dont la largeur est préférentiellement identique à celle de l'élément central du poteau composé et au niveau des poutres par une solive de liaison, préférentiellement de la même hauteur que la poutre, et d'une épaisseur telle que -sa dimension ajoutée à la largeur du montant donne une dimension totale égale à la largeur de l'élément principal du poteau. Selon la portée entre les poteaux, il pourra être nécessaire de réaliser un appui intermédiaire constitué également d'un poteau composé d'un élément principal, sur lequel prend appui la poutre, moisé entre des éléments additionnels secondaires Cette forme de réalisation d'une structure poteau poutre,permet des conceptions variées, ne nécessitant aucun assemblage complexe, à coeur, des pièces de bois, et autorisant une standardisation et une fabrication industrielle des éléments calibrés et précoupés. Leur mise en oeuvre s'effectue aisément par une main d'oeuvre non spécialisée, le système étant manumontable et manuportable, il ne nécessite aucun moyen de levage ou de transport spéciaux. De plus, elle préserve toute liberté d'expression architecturale tant en plan qu'en volume en permettant l'adaptation au sol par niveaux décalés, les décalages de toiture, les encorbellements, les décrochés de façade. Selon l'invention, les planchers sont constitués d'un solivage disposé entre les poutres et revêtu en partie supérieure d'un plancher composé par exemple de panneaux de particules et en partie inférieure de tous matériaux adaptés à la destination de l'ouvrage ; il peut être disposé, des isolants et ou divers équipements techniques dans la partie interne du plancher. Selon l'invention l'ossature des parois est constituée de montants verticaux fixés à leur base à la semelle de liaison entre les poteaux, s'appuyant au niveau des planchers sur les solives de liaisons et filant jusqu'au niveau de la toiture. La largeur de ces montants est préférentiellement identique à celle des éléments secondaires moisant l'élément principal des poteaux. Du côté interne de la paroi, il est réalisé une ossature horizontale d'épaisseur préférentiellement identique à celle des solives de liaison et servant à la fixation du parement intérieur. Selon une variante, il est possible de préfabriquer des panneaux deparoi intégrant tout ou partie des constituants et particulièrement, les ouvertures, l'isolation, les parements extérieurs et intérieurs, les équipements électrique et sanitaire. Ces panneaux de hauteur d'étage ou de façade sont posés sur la semelle de liaison et s'appuient au passage des planchers sur les solives de liaison de la structure poteau/poutre. Les parois n'ayant aucune fonction porteuse peuvent être assimilées à des murs rideaux, et être déplacées au gré des nécessités architecturales. Les percements peuvent être disposés librement, aucune reprise de charge principale sur les linteaux et les jambages n'étant à assurer. Le support de couverture peut être réalisé selon l'invention dans la forme traditionnelle comprenant, l'isolation, le chevronnage, le liteaunage ou selon une variante par des panneaux autoportants, reposant sur les arbalétriers des fermes et intégrant tout ou partie des constituants et particulièrement le parement intérieur réalisant le plafond, l'isolation, le parement extérieur supportant la couverture, et divers équipements, électriques par exemple. Selon l'invention, le contreventement général de la structure est assuré par les parements des parois et des planchers, considérés respectivement comme voile et diaphragme travaillant. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemple non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins shématiques annexés, dans lesquels - la figure 1 montre en coupe transversale, une vue de la structure poteau/poutre reposant sur une semelle de fondation. - la figure 2 est une coupe horizontale sur un poteau composé, de la structure poteau/poutre. - La figure 3 montre en coupe transversale le départ de la structure poteau/poutre reposant sur plots en bois, ancrés à des dés de fondations. - la figure 4 est une coupe horizontale sur un poteau dans la hauteur du vide sanitaire entre le plot de fondation et le premier plancher. - la figure 5 montre en vue de face une ossature traditionnelle de paroi extérieure. - la figure 6 montre en coupe verticale une paroi extérieure réalisée à partir d'une ossature traditionnelle. - La figure 7 montre en coupe verticale une paroi réalisée à partir de panneaux préfabriqués. - La figure 8 est une coupe verticale sur un plancher traditionnel. - La figure 9 est une coupe verticale sur un plancher autoportant reposant sur la structure. - la figure 10 est une coupe verticale représentant sur un versant un support de toiture traditionnel et sur un autre versant un support de toiture réalisé à partir de panneaux autoportants. - la figure 11 montre en coupe transversale un exemple d'animation architecturale. La structure poteau/poutre représentée en figure 1 repose sur dalle de béton (1) réalisée à même le terrain naturel (2) préalablement décapé et assaini. Les poteaux composés d'un élément principal (3) fixé au moyen d'une ferrure d'ancrage à la dalle de support (1) sont reliés au niveau du support (1) par une semelle en bois (4) de même largeur que l'élément principal (3) du poteau composé. Au niveau du plancher haut, le poteau est interrompu afin de permettre à la poutre maîtresse (5) de prendre appui sur son extrémité, puis le poteau se poursuit jusqu'au niveau de l'arbalétrier (6) de la charpente support de la toiture. De part et d'autre de l'élément principal (3) du poteau,sont moisés des éléments additionnels (7) simples ou multiples réalisant la liaison entre la poutre (5) et le poteau (3) et assurant simultanément la résistance aux diverses sollicitations auxquelles est soumis le poteau composé, cette forme de réalisation permet un renforcement de la section, tout en maintenant constante l'épaisseur du poteau. Les poutres maîtresses solidarisées avec les éléments additionnels (7) au moyen, par exemple de boulons de charpente (8) ou tout autre procédé permettant d'assurer cette liaison efficacement. Au niveau des planchers, les poutres maîtresses sont reliées entre elles par des solives de liaison (9) dont l'épaisseur est complémentaire de la largeur de l'élément additionnel (7) de façon à obtenir une épaisseur totale égale à la largeur de l'élément principal (3) du poteau composé. La figure 2 représente en coupe horizontale un poteau composé montrant l'élément principal (3) de part et d'autre duquel sont moisés des éléments additionnels (7). La structure poteau/poutre peut reposer sur le sol support par l'intermédiaire de plots de fondation (10) tels que représentés par les figures (3) et (4), dans ce cas, le premier plancher est sur vide sanitaire et le poteau le délimitant est composé d'un élément principal (3) d'éléments additionnels (7) moisant la poutre maîtresse (5) et d'éléments complémentaires (11) permettant de réaliser des sectionspréférentiellement carrées, et dont la surface totale est adaptée à l'ensemble des contraintes supportées. Les parois peuvent être réalisées de façon traditionnelle sur chantier, au moyen d'éléments précoupés, tels que représentés par les figures (5) et (6), dans ce cas, le parement extérieur (12) est fixé sur des montants (13), préférentiellement de même largeur que les éléments additionnels (7) reposant sur la semelle de liaison (4)-et s'appuyant sur les solives de liaison (9) ; le parement intérieur est fixé à une ossature horizontale (15) fixée elle même aux montants (13) et dont l'épaisseur est préférentiellement complémentaire de la largeur des montants (13) de façon à obtenir une épaisseur totale d'ossature de paroi égale à la largeur de l'élément principal (3) du poteau composé. L'isolation peut remplir intégralement le vide de la paroi. I1 est également possible de concevoir les parois extérieures à partir de panneaux de façade préfabriqués (16) composites, autoportants, et intégrant l'ensemble des composants , telle que représente shématiquement, en coupe verticale, la figure 7. Ces formes de réalisation de paroi extérieure, de façon traditionnelle ou à partir de panneaux préfabriqués, permettent une continuité de l'isolation dans toute la hauteur de la paroi et suppriment ainsi les ponts thermiques aux abouts des planchers. La figure 8 montre en coupe verticale un plancher traditionnel constitué de panneaux de particules (17) reposant sur,solivage (18) étrésilloné par des éléments (19) ; le plafond se compose de plaques -de plâtre (20) à parement cartonné fixé au solivage au moyen de profilés métalliques (21). Ce plancher peut également être réalisé à partir de panneaux autoportants (22) reposant sur les poutres maîtresses (5) tel que shématisé par la figure 9. La figure 10 représente simultanément deux formes de réalisation de support de toiture, un premier versant est de réalisé de façon traditionnelle au moyen pannes (23) fixées entre les arbalétriers (6), sur ces pannes est fixé un chevronnage (24) sur lequel est disposé le support du matériau de couverture. I1 est également possible de disposer sur les arbalétriers (6) des bacs autoportants (25) intégrant l'ensemble des éléments constituants la toiture. La figure 11 illustre quelques possibilités d'animation architecturale autorisées par l'invention, et notamment la possibilité de réalisation, de surplomb (26) d'adaptation au sol (27), de plancher haut partiel (28) de mezzanine (29) de lucarnes retroussées (30). La description qui précède n'ayant été donnée qu'à titre d'exemples de formes de réalisations de l'invention, on pourra sans en franchir les limites, réaliser à partir des éléments décrits différentes conceptions architecturales. L'exploitation de l'invention ne nécessitant pas pour sa mise en oeuvre de main d'oeuvre hautement spécialisée, et faisant appel pour sa réalisation à des composants calibrés, précoupés, et fabriqués en série, son exploitation industrielle peut s'envisager avantageusement. Les composants étant manumontables et manuportables, une distribution sous la forme de KIT à partir d'un catalogue d'éléments standards peut être réalisée. REVENDICATIONS 1) Perfectionnement à la réalisation de structure porteuse selon le système poteau/poutre pour maisons à ossature bois caractérisé en ce qu'il consiste en la réalisation de portiques simples ou superposés constitués de poteaux ,fixés à la fondation (1), composés d'un élément principal central (3) autour duquel sont moisés des éléments additionnels (7), les poutres (5) prennent appui sur l'extrémité de l'élément (3) et se trouvent moisées entre les éléments additionnels (7) ; l'élément (3) se poursuit au delà de la poutre (5) jusqu'au niveau d'une autre poutre (5) ou d'un arbalétrier de ferme (6) ; les portiques ainsi constitués sont reliés à leur base par une semelle de liaison (4) et au niveau des poutres (5) par une solive de liaison (9) dont l'épaisseur est complémentaire de celle des éléments additionnels (7) pour obtenir la largeur de l'élément principal (3) du poteau composé ; l'ossature des parois est constituée de montants verticaux (13), ils sont fixés à la semelle de liaison (4) des poteaux, et ils s'appuient au niveau des planchers sur les solives de liaison (9) puis se poursuivent jusqu'au niveau de la toiture; l'ossature des planchers est constituée de solives (18) disposées dans l'épaisseur des poutres (5) l'ossature de la toiture est constituée de pannes (23) disposées dans l'épaisseur des arbalétriers. 2) Bâtiments selon la revendication (1) caractérisés en ce qu'ils puissent reposer sur le sol support par l'intermédiaire de plots isolés (10) de fondation. 3) Bâtiments selon les revendications 1 et 2 caractérisés en ce que les parois puissent être constituées de panneaux composites autoportants. 4) Bâtiments selon les revendications 1 et 2 caractérisés en ce que les planchers puissent être constitués de panneaux composites autoportants. 5) Bâtiments selon les revendications 1 et 2 caractérisés en ce que les supports de toiture puissent être constitués de panneaux composites autoportants. 6) Tous bâtiments réalisés par la mise en oeuvre du procédé, selon l'une quelconque des revendications précédentes.