Brevet FR2570107A1 — publié le 19860314

DESCRIPTION SYSTEME CONSTRUCTIF DE BATIMENTS A OSSATURE BOIS PAR ANGLES PORTEURS La présente invention concerne les systèmes constructifs de bâtiments à ossature bois. Les systèmes constructifs connus à ce jour pour les constructions à ossature bois peuvent se regrouper en deux grandes familles - systèmes porteurs par poteaux et poutres : poteau simple et poutre simple, poteau simple et poutre double, poteaux doubles et poutre simple. Dans ce cas, les "remplissages" des façades entre poteaux sont réalisés soit sur chantier, par la technique du colombage, soit en atelier par la technique de panneaux préfabriqués non porteurs. - systèmes porteurs par panneaux : les façades et les refends sont constitués de panneaux de longueur variable assurant la portance du bâtiment, des planchers et des toitures. Le contreventement du bâtiment est assuré généralement par des croix de st. andré placées dans l'épaisseur des panneaux porteurs (dans le cas des systèmes porteurs par panneaux) ou liaisonnant certains poteaux et poutres (dans le cas des systèmes porteurs par poteau et poutres). Ces deux grandes familles de systèmes cumulent les inconvénients suivants - dans les systèmes porteurs par poteaux et poutres : compte-tenu des sections courantes des bois de sciage, ces systèmes impliquent la multiplication des points porteurs à l'intérieur du volume utile, réduisant la flexibilité de celui-ci ; ces systèmes impliquent l'lstilisation de volumes importants de bois, par la superposition de l'ossature d'une part, et dés panneaux de façade s'insérant entre les poteaux d'autre part ; ces systèmes impliquent un temps assez important d'intervention sur chantier, soumis aux intempéries, avec une nécessité de haubannage des poteaux avant leur liaison. - dans les systèmes porteurs par panneaux : ces systèmes libèrent les volumes intérieurs mais sont contraignants par le fait qu'ils ne permettent pas l'extensibilité du bâtiment au-delà des façades, celles-ci ne pouvant se démonter ; ces systèmes sont économes en volume de bois mis en oeuvre mais ils sont contraignants pour le dessin des menuiseries, du fait du rôle porteur de l'ossature des panneaux ces ces systèmes impliquent un temps assez important d'intervention sur chantier, soumis aux intempéries, avec une nécessité d'étaiement des panneaux avant leur liaison. La présente invention vise à atteindre deux types d'objectifs - permettre une appropriation poussée du logement, en particulier en accession par une diversification architecturale rendant compte des aspirations et des références culturelles des futurs habitants, par une évolution facilitee de l'habitat, au gré de l'histoire familiale, dans sa composition et dans ses ressources. - favoriser une industrialisation du bâtiment, adaptée le mieux possible au personnel et au savoir-faire des entreprises du bâtiment. Le produit proposé doit donc permettre de commercialiser à moindre coût de revient des logements à caractéristiques architecturales et habitables compatibles avec les normes H.L.M. et doit permettre de proposer une gamme de variantes définies en prestations et en coût. Il doit permettre également l'adjonction d'éléments architecturaux complémentaires, soit au moment de la construction, soit par une intervention ultérieure de l'habitant. Le système de financement du logement étant défini sur une grille précise de surfaces, -de nombre et de composition de pièces, le produit doit permettre par une très grande souplesse interne, de transformer très simplement cette grille, par exemple, par suppression d'une chambre au profit du séjour, ou par la prise en compte de différents modes d'usage de la fonction cuisine-repas-salon, comme par l'évolution de la conception zone de jour - zone de nuit, etc... Le produit doit enfin permettre l'adjonction de surfaces habitables et d'annexes, telle une chambre supplémentaire, un garage, un atelier, une serre, etc... Le principe retenu a donc été celui d'angles porteurs contreventés, chainés de la largeur de l'angle, et d'un faitage autoportant et contreventant la toiture, abritant les organes techniques. Angles porteurs et panneaux de façade légers sont livrés sur le chantier complets, sauf les éléments de finition volontairement réalisés sur place : l'ensemble des finitions intérieures, y compris l'habillage en plaques de plâtre de l'ensemble de l'enveloppe, et l'ensemble des finitions extérieures, permettant ainsi d'éviter les problèmes de joints et les problèmes de détérioration lors du transport et de la mise en oeuvre. La peau extérieure peut ainsi être diverse sur un même bâtiment, selon toutes les technologies habituelles (enduit sur nergatto, système parietodynamique, doublage en briques de parement, bardages divers, clins en mélèze, etc...) Le principe retenu permet donc d'atteindre les objectifs précédemment enfoncés, à savoir - la souplesse d'organisation spatiale : pas ou peu d'éléments porteurs dans le volume habitable. - l'extensibilité du logement : pas de façade porteuse, un démontage simple des panneaux à supprimer, éventuellement réutilisables dans l'extension -- une liberté architecturale la plus complète possible : très grande diversité des ouvertures, des dessins des menuiseries, des finitions extérieures. La conception des angles porteurs est adaptée aux constrictions de un et deux niveaux, en individllel comme en collectif, en résolvant la contrainte technique de hauteur par la prise en compte du problème phonique, à savoir le mariage du bois et du béton. L'adaptation à la nature des sols et à la typologie des terrains est résolue par deux techniques de fondations et de planchers bas - fondation par pieux préfabriqués sur terrain à forte pente et de bonne résistance. - fondation par semelles filantes sur terrains plats ou à faible portance. - longrines en lamellé-collé et plancher bois avec sous-face en fibrastyrène sur terrain sec et fortement ventilé. - longrines béton et plancher isolant par poutrelles et hourdis polystyrène, sur terrain humide ou sujet à des forts ruissellements. Le principe consiste à développer le plus possible la phase "Atelier" pour écourter la phase "Chantier", ceci en restant dans une logique compatible avec la structure des PME et des Artisans du bâtiment, à savoir - Utiliser des composants industriels simples : plaques de plâtre, aggloméré, fibragglo, laine de verre semi-rigide, sabots métalliques, etc..O - Utiliser des composants de second oeuvre préfabriqués installation électrique précablée et pieuvres pièce par pièce, pose envisageable par le constructeur (charpentier) ou le plaquiste (corps d'état principal du second oeuvre) * faitière porteuse en poutre triangulée de forme prisme droit, dotée de tous les organes techniques : bloc d'extraction VMC, ballon d'eau chaude, capteurs solaires pour l'eau chaude (option) et rassemblant l'ensemble des sujestions de toiture : ventilation de la toiture, ventilation des chutes EU, extraction VMC, souche de cheminée (option) etc... b plomberie réalisée sur mesure par tube polyétylène et nourrices modulaires préfabriquées, pose envisageable par le constructeur ou leplaquiste, chutes PVC et collecteurs préfabriqués, etc... - Préfabriquer localement, par les entreprises de pose, des composants plus complexes : angles porteurs, éléments d'assemblage, faîtage, porteur technique. - Maintenir les composants à une échelle ne necessitant pas une technologie complexe de fabrication, de transport et de levage. Le système s'apparente donc à un "mécano" comportant des pièces de technologie variable, toujours transportables par deux personnes seulement, sans grue. Dans sa phase chantier, le système consiste à poser les angles, les poutreschainage, angles et poutres de l'étage s'il existe, enfin la laitière triangulée. Le système est alors autoportant et contreventé, ne nécessitant à aucune des phases intermédiaires, d'étaiement ou de haubannage. La phase suivante consiste à couvrir, sur charpente simple (chevrons et liteaux). Le bâti est alors hors d'eau, avant de réaliser les planchers intermédiaires, puis les panneaux de façade. La mise hors d'eau très rapide, l'utilisation de composants secs supprime les jours d'intempérie, réduit les coûts de révision de prix, améliore nettement les conditions de travail. La pose des panneaux s'effectue ensuite par l'intérieur, donc sans échafaudage, et en améliorant les conditions de sécurité de chantier. La mise hors d'eau très rapide accélère les disponibilités des prêts financiers La mise en oeuvre sur chantier s'effectue sous forme séquentielle, chaque entreprise est autonome et intervient en une seule fois - Le maçon intervient uniquement pour les fondations et en collectif, pour la carcasse, sans problèmes d'adaptation, de réservations ou de garnissage, etc... Le charpentier constructeur réalise le clos et le couvert, sans autre intervenant sur le chantier (menuiseries vitrées, mise en oeuvre en atelier) - Le plaquiste pose le cloisonnement, la menuiserie intérieure (bloc-portes complets), l'acheminement des fluides. Les fourreaux électriques et de plomberie sont placés dans l'épaisseur des panneaux de façade comme de plancher, sans coupure du pare-vapeur, dans les meilleures conditions phoniques (pas de faiblesse aux bruits aériens, pas de vibrations...) - Les lots techniques interviennent d'une part à la fabrication en atelier, puis sur le chantier, pour le raccordement des éléments, branchements et essais. Les entreprises des lots de finition interviennent en dernier lieu. Chaque étape est réceptionnée, et ne nécessite pas la présence d'autres corps d'état, d'où un gain de productivité lié à une meilleure organisation de chantier, une meilleure coordination, de moindres déplacements et peu de délais d'attente entre intervenants. Le système constructif de bâtiments à ossature bois faisant l'objet de l'invention est constitué d'angles porteurs contreventés (1), d'un chainage réalisé par une poutre bois (2), de panneaux de façade légers et non porteurs (3), et d'un élément de faitage triangulé, autoportant et contreventant l'ensemble de la charpente (4). La trame générale de régulation est de 120 cm X 120 cm. Les fondations sont réalisées par pieux préfabriqués ou par semelles coulées en place, sous les angles porteurs, ou encore filantes, selon la nature deys sols. L'assise de la construction est réalisée par une longrine (21) en lamellé collé ou en béton selon le type de plancher bas retenu. Le plancher bas est constitué soit par des poutrelles à talon isolant et hourdis polystyrène, sous face héraklit dalle de compression surfacée coulée sur place, soit par des solives bois de 4 mètres de portée, de section 8 X 18 fixées sur la longrine lamellé-collé, sous-face en fibrastyrène (4,5 de polystyrène,/protection de l'humidité et des rongeurs, continuité sans pont thermique). Laine de verre de 7,5 entre solives, pare-vapeur déroulé, en continu et panneaux d'aggloméré de 22 mm support de revêtement mince de finition. Les fluides passent entre solives, sur le pare-vapeur sans risque de détérioration. Les angles porteurs sont constitués de trois poteaux de 15 cm X 15 cm (5) avec lisse basse et lisse haute (6) de 3 cm X 15 cm chacune, le contreventement de l'ensemble étant assuré par des planches de 4,5 cm X 15 cm (7), clouées sur la face extérieure des poteaux (5). L'intérieur des deux panneaux perpendiculaires ainsi constiutés, est découpé en deux éléments de 0,60 cm d'entraxe par une planche verticale (8) de 3 cm X 15 cm. La laine de roche semi-rigide est posée en deux couches croisées, de 7,5 cm verticale (9) entre les poteaux (5) et la planche verticale (8), et de 4,5 cm horizontale (10), entre les planches de contreventement (7) et les lisses haute et basse (6), soit une épaisseur totale d'isolant de 12 cm. Devant l'isolant sur la face extérieure est agrafé un parepluie (11), en recouvrement sur la lisse haute et formant bavette pendante sur la lisse basse. Le parepluie (11) est maintenu à l'aide de tasseaux de 3 cm X 3 cm (14), placés tous les 60 cm et cloués verticalement sur les planches de contreventement (7), assurant la ventilation verticale de la finition extérieure : enduit sur nergalto, bardage, clins, etc... Devant l'isolant sur la face intérieure est disposé un parevapeur aluminé indépendant de l'isolant (12), agrafé sur les joues des poteaux (5) et des planches verticales (8), maintenu en place par des tasseaux verticaux de 3 cm X 3 cm, (13), de telle manière que I'espace libre entre la première couche d'isolant et le nu des poteaux (5) et des planches verticales (8) côté intérieur du bâtiment, soit divisé en deux lames d'air non ventilé de 4,5 cm et de 3 cm. L'ensemble du panneau est habillé par vissage sur le côté intérieur du bâtiment, d'un aggloméré de bois de qualité CTBH de 19 mm (18). La finition intérieure est assurée sur chantier par la pose de plaques de plâtre de 11 mm (19) à joints croisés avec le panneau d'aggloméré de bois CTBH, de façon à traiter les joints sur le plan phonique, thermique, esthétique, et de façon à renforcer la peau intérieure (19 mm de CTBH + 11 mm de plâtre = 30 mm), ce qui réduit la flexibilité de la peau et améliore les possibilités de fixations de mobilier. Le chainage est constitué d'une poutre bois de 10 cm X 22 cm (2) liaisonnant le bâtiment par boulonnage, d'angle porteur à angle porteur. Les panneaux de façade (3) sont donc libres du chainage avec un jeu de 2 cm permettant la flèche de la poutre de chainage et permettant d'être déposés aisément en cas d'extension du batiment ou d'ajout d'un élément architectural. Les panneaux de façade (3), non porteurs et indépendants du chainage, sont constitués à 11 identique des angles porteurs (1), à l'exception des modifications suivantes - les poteaux 15 cm X 15 cm (5) sont remplacés par des planches verticales de 3 cm X 15 cm (8), - les planches de contreventement 4,5 cm X 15 cm (7) sont remplacées par des tasseaux de 4,5 cm X 4,5 cm (15) cloués horizontalement tous les 60 cm. Les chassis sont intégrés dans le corps du panneau, au nu extérieur, avec un cadre bois (16) formant tableau du côté intérieur. Les angles porteurs (5) et les panneaux de façade (3) sont mis en place en butée contre une lisse d'appui (20) haute et basse. La liaison entre angle porteur et panneau de façade comme entre deux panneaux de façade entre eux est assurée par un joint comprimé (30) placé en gorge dans le cadre (23), c'est-à-dire dans les poteaux d'angles (5), les planches verticales (8) et les lisses haute et basse (6).L'élément de faitage (4) est constitué d'une poutre triangulée, (22) fixée sur deux poutres de chainage, (23) et contre laquelle reposent les chevrons. (24) L'élément de faitage (4) contient tous les organes techniques montés en atelier, (25) à savoir ballon d'eau chaude, bloc moteur de ventilation mécanique contrôlée, et les sujestions principales de toiture, à savoir la ventilation haute des pans de toiture, (26) les ventilations de chutes des eaux usées, (27) la souche éventuelle de cheminée à foyer ouvert, etc... Cet élément de faitage peut aussi être une verrière, contenir des capteurs (28) du r.hauffe-eau solaire s'il existe, il peut être façonné avec des croupes, être débordant et accrocher un balcon, etc... (29) Tous les équipements placés dans l'élément de faitage sont précablés en atelier. L'élément de faitage permet de contreventer l'ensemble de la charpente sans étrésillonnage supplémentaire, et de réduire d'autant la longueur des chevrons, et donc leur section, puisqu'ils sont accrochés latéralement et non en recouvrement. La charpente est constituée de chevrons placés tous les 60 cm d'entraxes, dont la section est fonction du projet architectural et des conditions climatiques locales, isolation des combles et couverture restant du domaine traditionnel. Le système constructif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les bâtiments de logements, individuels ou collectifs, les équipements collectifs et les ateliers et entrepôts de plain-pied ou avec un étage. Il peut être préfabriqué par de petites entreprises, sans moyens techniques importants. REVENDICATIONS 1. Système constructif de bâtiments à ossature bois, constitué d'angles porteurs contreventés (1), d'un chainage réalisé par une poutre bois (2), de panneaux de façade légers et non porteurs (3), et d'un élément de faitage triangulé, autoportant et contreventant l'ensemble de la charpente (4). 2. Système constructif de bâtiments à ossature bois, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les angles porteurs sont constitués de trois poteaux de 15 cm X 15 cm (5) avec lisse basse et lisse haute (6) de 3 cm X 15 cm chacune, le contreventement de l'ensemble étant assuré par des planches de 4,5 cm X 15 cm (-7) clouées sur la face extérieure des poteaux (5). L'intérieur des deux panneaux perpendiculaires ainsi constitués, est découpé en deux éléments de 0,60 cm d'entraxe par une planche verticale (8) de 3 cm X 15cm. La laine de roche semi-rigide est posée en deux couches croisées, de 7,5cm verticale (9) entre les poteaux (5) et la planche verticale (8), et de 4,5 cm horizontale (10), entre les planches de contreventement (7) et les lisses haute et basse (6), soit une épaisseur totale d'isolant de 12 cm. Devant l'isolant sur la face extérieure est agrafe un parepluie (11), en recouvrement sur la lisse haute et formant bavette pendante sur la lisse basse. Le parepluie (11) est maintenu à l'aide de tasseaux de 3 cm X 3 cm (14), placés tous les 60 cm et cloués verticalement sur les planches de contreventement (7), assurant la ventilation verticale de la finition extérieure, enduit sur nergalto, bardage, clins, etc... (17) Devant l'isolant sur la face intérieure est disposé un parevapeur aluminé indépendant devdl2o antagrafe sur les joues des poteaux (5) et des planches verticales (8), maintenu en place par des tasseaux verticaux de 3 cm X 3 cm (13), de telle manière que l'espace libre entre la première couche d'isolant et le nu des poteaux (5) et des planches verticales (8) côté intérieur du bâtiment, soit divisé en deux lames d'air non ventilé de 4,5cm et de 3 cm. L'ensemble du panneau est habillé par vissage sur le côté intérieur du bâtiment, d'un aggloméré de bois de qualité CTBH de 19 mm. (18) 3. Système constructif de bâtiments à ossature bois, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chainage est constitué dune poutre bois de 10 cm X 22 cm (2) liaisonnant le bâtiment par boulonnage, d'angle porteur à angle porteur. Les panneaux de façade (3) sont donc libres du chainage avec un jeu de 2 cm permettant la flèche de la poutre de chainage et permettant d'être déposés aisément en cas d'extension du bâtiment ou d'ajout d'un élément architectural. 4. Système constructif de bâtiments à ossature bois, selon la revendication 1, caractérisé en ce qiic les panneaux de façade (3), non porteurs et indépendants du chainage, sont constitués à l'identique des angles porteurs (1), à l'exception des modifications suivantes - les poteaux 15 cm X 15 cm (5) sont remplacés par des planches verticales de 3 cm X 15 cm (8), - les planches de contreventement 4,5 cm X 15 cm (7) sont remplacées par des tasseaux de 4,5 cm X 4,5 cm (15) cloués horizontalement-tous les 60 cm. Les chassis sont intégrés dans le corps du panneau, au nu extérieur, avec un cadre bois (16) formant tableau du côté intérieur. 5. Système constructif de bâtiments à ossature bois, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de faitage (4) est constitué d'une poutre triangulée, (22) fixée sur deux poutres de chainage, (23) et contre laquelle reposent les chevrons. (24) L'élément de faitage (4) contient tous les organes techniques montés en atelier, (25) à savoir ballon d'eau chaude, bloc moteur de ventilation mécanique contrôlee, et les sujestions principales de toiture, à savoir la ventilation haute des pans de toiture, (26) les ventilations de chutes des eaux usées, (27) la souche éventuelle de cheminée à foyer ouvert, etc.. Cet élément de faitage peut aussi être une verrière, contenir des capteurs (28) du chauffe-eau solaire s'il existe, il peut être façonné avec des croupes, être débordant et accrocher un balcon, etc... (29) Tous les équipements placés dans l'élément de faitage sont précablés en atelier. L'élément de faitage permet de contreventer l'ensemble de la charpente sans étrésillonnage supplémentaire, et de réduire d'autant la longueur des chevrons, et donc leur section, puisqu'ils sont accrochés latéralement et non en recouvrement.