Brevet FR2568909A1 — publié le 19860214

L'objet de ce brevet est un système industriel de construction de bâtiments, entièrement préfabriqués, composés de trois éléments de base le plancher, le poteau et le voile. Dans les systèmes existants de construction de bâtiments, les planchers dont les nervures sont perpendiculaires, sont traités en béton armé et en béton postcontraint. Les planchers en béton armé sont en général bétonnés sur place. Ils ne sont pas préfabriqués à cause du poids du béton tendu. Les planchers en béton postcontraint, par contre, sont préfabriqués. Cette technologie de préfabrication consiste à mettre des gaines spéciales, avant le bétonnage, dans les volumes intérieurs. Après le bétonnage, lorsque la résistance du béton est suffisante, on enfile les armatures actives de postcontrainte dans les gaines, on pose des plaques d'ancrage aux extrémités de chaque élément, et à l'aide de vérins, on met en tension les armatures actives de postcontrainte, manuellement, nervure par nervure. La technologie du procédé proposé selon l'invention, de préfabrication de planchers nervurés en béton précontraint par des fils adhérents dans 2 directions perpendiculaires, consiste à tendre des armatures actives de précontrainte aux extrémités sur des longueurs allant jusqu'à 100 mètres, avant le bétonnage et à préfabriquer plus de 25 éléments à la fois. Les dispositifs utilisés de mise en tension des éléments linéaires précontraints par des fils adhérents sont les mêmes dans les 2 directions. Le système proposé présente une économie de matériaux, et surtout de main d'oeuvre. Par rapport aux systèmes existants, on supprime complètement - les gaines pour les armatures actives de la postcontrainte, - les plaques d'ancrage aux extrémités de chaque nervure, - les étais provisoires, lors de la mise en place définitive des planchers, et donc, le problème éventuel de flambement des étais dans le cas de grandes hauteurs entre 2 niveaux successifs. On supprime la main d'oeuvre nécessaire dans les opérations suivantes - mise en place des gaines pour les armatures actives de la postcontrainte, - enfilage de chaque armature de postcontrainte dans les gaines de chaque nervure séparément, et mise en place des plaques d'ancrage, - mise en tension de chaque nervure, de chaque élément séparément, - assemblage des éléments du plancher postcontraint à l'aide de vérins : opération répétitive au niveau de chaque poteau de chaque étage, au cours de laquelle les ouvriers travaillent dans des nacelles extérieures au bâtiment. Cette opération délicate est ainsi supprimée. En conclusion, le système proposé de préfabrication en série supprime les opérations manuelles des systèmes artisanaux. Par l'industrialisation de la préfabrication et par la simplification de l'assemblage des éléments préfabriqués, on réduit considérablement le temps de réalisation des surfaces habitables. Les trois éléments de base du système proposé sont décrits cidessous. I - LE PLANCHER (fig. 1.) lui-même peut avoir des dimensions quelconques dans les deux directions. te nombre d'éléments du plancher composant un étage peut être quelconque dans le sens de la largeur, comme dans le sens de la longueur.te plancher est préfabriqué en série dans un moule en forme de cadre métallique qui peut entourer plusieurs éléments à la fois. Ses nervures intérieures (1) sont précontraintes par les fils adhérents dans les deux directions. Ses poutres extérieures (2) sont en béton armé. Le plancher comporte des encoches (3) dans les 4 coins destinés aux poteaux. La coupe type du plancher est représentée par la figure 2, (coupe selon A - A de la fig. 1), sa composition est représentée à l'échelle agrandie par la figure 3, où les fils adhérents apparaissent (33). Onpose le moule en forme de cadre métallique, huilé de l'intérieur pour faciliter le décoffrage, sur un platelage propre et horizontal. On coule d'abord le plafond (5). On pose par dessus des volumes en forme de boîtes fermées nommés entrevous (6),qui tiennent lieu de coffrage perdu. Un de ces entrevous est représenté en perspective en fig. 4. Les boites 6' et 6", formées d'une partie (8) entretoisée, ouverte à sa partie supérieure, sont entièrement faites en polystyrène expansé. Elles sont, soient refermes par un couvercle (9), soient constituées de 2 éléments similaires 8' et 8'' qui s'emboîtent (fig. 5), soient pleines. Si l'isolation thermique n'est pas nécessaire, ces entrevous peuvent être fabriqués en carton selon fig. 6 et être préalablement raidis par entretoisement des parties en carton, entaillées. Après la mise en place des entrevous, pour éviter leur déplacement lors du bétonnage, on pose des broches-câles entre-eux (4), représentées en fig.l.Après avoir mis en place les armatures passives des poutres extérieures et les armatures actives (33) dans les nervures intérieures (1), on tend les armatures actives, et on bétonne le plancher. Les poutres extérieures (2) du plancher ont sur tout le pourtour des armatures (7) en attente qui servent à l'assemblage définitif des planchers. Après l'étuvage du béton, et lorsque sa résistance est devenue suffisante, on détend les vérins qui agissaient sur le cadre métallique servant de coffrage, on décoffre le plancher, qui est donc mis en tension dans les deux directions, et on le met au dépôt. II - LES POTEAUX préfabriqués sont en béton armé, éventuellement étuvé. Leurs sections sont rectangulaires (fig. 7). La longueur d'un poteau peut constructivement englober de 1 à 4 étages. La partie inférieure d'un poteau a 4 armatures(11). Leurs diamètres sont plus petits que les diamètres des trous (12) du poteau inférieur sur lequel une grue va le déposer pour réaliser la continuité verticale. La partie supérieure d'un poteau a 4 trous (12) qui peuvent facilement être réalisés, soit par des broches faites en acier rond lisse préalablement huilées qui seront retirées après le durcissement du béton, soit en fixant contre les armatures passives, des gaines de câbles de précontrainte qui resteront noyées dans le béton. La surface de contact entre 2 poteaux sera couverte avec une couche de mortier de ciment. Les trous verticaux (12) du poteau inférieur seront préalablement lavés à l'eau et remplis à l'aide d'une seringue avec une émulsion de ciment et de sable, de la sorte que l'adhérence entre les armatures supérieures et le poteau inférieur réalise une parfaite continuité verticale. Puis, on pose des étais inclinés réglables, non représentés, nommés tires-pousses, en bas du poteau dans deux directions perpendiculaires et on fixe le vibrateur contre le poteau. Après la vibration, on vérifie l'aplomb du poteau à l'aide d'un théodolite et on libère la grue. Au niveau de la fixation d'un plancher, chaque poteau possède 4 trous(14) dans 2 directions perpendiculaires à l'endroit où la grue posera le plancher. Ces trous seront réalisés, soit par des broches faites en acier rond lisse préalablement huilées, qui seront retirées après le durcissement du béton, soit en fixant contre les armatures passives des gaines de câble de précontrainte qui resteront noyées dans le béton. Lorsque le poteau est fixé verticalement (ou, pour le premier niveau, lorsqu'il est encore au sol), on pose un collier de serrage représenté en fig. 13. Le collier a 4 éléments (14) qui serrent le poteau à l'aide de 4 boulons placés dans les trous (15). Si les dimensions du poteau sont plus petites, on peut mettre des câles (16) en bois dur entre le poteau et le collier. Ainsi fixé, ce collier présente l'appui provisoire du plancher. Les colliers de serrage décrits ci-dessus servent d'appui provisoire à tout élément horizontal à la place des étais classiques qui reposeraient sur le plancher inférieur. Ils peuvent donc être utilisés quelque soit l'élément horizontal et quelque soit le système de construction utilisé, ce qui est particulièrement avantageux dans le cas de grandes hauteurs entre 2 niveaux. Ensuite, on met en place, comme représenté en fig. 14, des poutres métalliques (17) entre 2 colliers de serrage sur 4 côtés et on les rehausse au niveau voulu en rabattant la manette (19) mise en place dans l'orifice (18) de chaque élément de collier. A l'aide d'une seringue, on remplit chaque trou horizontal (13) d'un poteau avec l'émulsion composée de ciment et de sable, comme représenté en fig. 8. Un ouvrier pousse les 4 armatures de continuité (20) dans chaque direction au travers des trous (13), on enfile les cadres (21) et on ajoute des armatures dans les travées des chevêtres (22) représentés en fig. 9. Puis une grue dépose les planchers1 les uns après les autres entre les poteaux, sur les colliers de serrage à leur place définitive. On s'assure que les armatures périphériques (7) des planchers recouvrent les armatures des chevêtres (22) sur tout le pourtour de chaque plancher. On lave à l'eau les surfaces de clavage (23) des planchers. Ensuite, avec du mortier de ciment, on remplit les ouvertures entre les poteaux et les planchers- et on bétonne les chevêtres (22) à l'aide d'un vibrateur.Ces ouvertures étaient nécessaires pour pouvoir aisément mettre en place les planchers préfabriqués entre les poteaux. Après le durcissement du béton du chevêtre (22), on démonte les poutres métalliques (17), et on desserre les colliers de serrage(14). Les armatures de continuité (20) constituent alors un appui définitif pour les planchers. On parachève par en dessous les joints des plafonds contigus avec du mortier de plâtre. Dans la variante représentée par la figure 11, on remplace les 2 armatures inférieures dans une seule direction par un profilé métallique(24). Ce profilé (24) représenté en fig. 12 sera poussé au travers de la réservation (25) du poteau avant la mise en place des éléments préfabriqués du plancher, de manière à ce qu'ils aient une meilleure assise définitive. Ce profilé métallique ne supprime pas le collier de serrage. La fig. 15 représente la mise en place de consoles préfabriquées (26), destinées par exemple à la réalisation de balcons. Lecollier de serrage a une petite aile (27), qui empêche le déplacement horizontal de la console. Le support (28) (31) (32) permet la mise à niveau horizontal de la console(26), puisque les 2 extrémités du support sont articulées en (29), sur la poutre métallique (17') pourvue d'une entaille à son extrémité en vis-à-vis de l'aile (27) et dans l'entaille (30) (ou dans les 2 entailles, dans le cas d'un poteau d'angle) prévue(s) sur les faces latérales du poteau. III - LES VOILES préfabriqués de contreventement sont réalisés en béton armé et illustrés en coupe en fig. 16. Ils doivent être disposés dans les deux directions perpendiculaires d'un bâtiment. Leurs emplacements sont libres, en fonction de la disposition des murs pleins de l'architecture d'ensemble. La fig. 17 représente la vue en élévation du voile, disposé entre 2 poteaux et entre 2 niveaux de planchers. La fig. 18 représente la vue en coupe selon A - A de la fig.17. La fig 19 représente la vue en coupe selon B - B de la fig. 17. La préfabrication et la mise en place daces voiles sont semblables à celles des poteaux. Revendications 1 - Procédé de construction de bâtiments industrialisés à partir de planchers, consoles, poteaux et voiles de contreventement en béton, en général étuvé, caractérisé par la préfabrication industrielle en série de planchers entiers d'un bâtiment dans un moule en forme de cadre métallique. Ses nervures intérieures (1) sont perpendiculaires et précontraintes par des fils adhérents ; ses poutres extérieures (2) sont en béton armé ; son poids est allégé par des entrevous (6) creux en polystyrène expansé. Les armatures (7) en attente, réparties sur le pourtour de chaque plancher, servent à l'assemblage définitif des planchers. L'assemblage des planchers et des poteaux préfabriqués est réalisé en béton armé à l'aide de colliers de serrage (14) fixés autour des poteaux qui servent d'appuis provisoires aux éléments préfabriqués du plancher qu une grue va déposer, à la place des étais classiques qui reposeraient sur le plancher inférieur. Chaque poteau rectangulaire est muni de 4 trous (13) sur chacune de ses faces à l'endroit où est prévue la liaison avec les planchers. On passe au travers de ces trous de courtes armatures (20) de continuité, on met en place des cadres (21) qui, après bétonnage des chevêtres (22), constitueront l'appui définitif des planchers. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour le bétonnage des planchers, un moule en forme de cadre métallique entoure un ou plusieurs éléments à la fois. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la fabrication de volumes nommés entrevous (6') (6") à partir de boîtes fermées, entretoisées et creuses , réalisées en polystyrène expansé, qui tiennent lieu de coffrage perdu pour la réalisation des nervures précontraintes du plancher et qui sont destinées à l'isolation thermique de celui-ci. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étayage du plancher est obtenu par fixation de poutres métalliques (17) entre 2 colliers de serrage, destinées à bétonner des chevêtres (22) entre 2 planchers contigus, sans les étais classiques qui reposeraient sur le plancher inférieur. 5 - Procédé selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que, pour la réalisation de consoles préfabriquées, une petite aile (27) du collier de serrage se trouve en vis-à-vis d'une entaille faite dans la poutre métallique (17'). 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour la mise à niveau horizontal de la console, les deux pièces (31) (32) du support de la console sont reliées par un tube creux (28), qui possède, à chaque extrémité, un filetage intérieur ; chaque filetage étant orienté en sens inverse. Ce tube permet, par simple rotation, de rapprocher ou d'éloigner simultanément les deux pièces (31) (32). 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour assurer une meilleure assise aux éléments horizontaux, on réalise une réservation (25) dans le poteau, destinée à recevoir un profilé métallique (24).