Brevet FR2570742A1 — publié le 19860328

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une cellule modulaire à base carrée pour habitation, et la cellule obtenue par ledit procédé. Les constructeurs de logements collectifs ou individuels aspirent à obtenir un maximum de combinaisons architecturales pour une quantité constante de matériaux. Le problème se complique lorsqu'il s'agit d'un programme de construction d'habitations à caractère écor nomique qui doivent répondre à un certain nombre de critères reliant le niveau minimum de confort -exigible, et le coût maximum admissible de sa mise en oeuvre. Ces problèmes pourraient être résolus d'une façon ponctuelle qui imposerait cependant à la cellule une unité architecturale. La solution retenue, pour faire d'une même cellule de deux niveaux des architectures différentes, correspond à la rotation d'un niveau sur l'autre sans changer la définition de la structure des niveaux, afin de pouvoir conserver comme constante la quantité de matériaux mis en oeuvre et le coût de celle-ci. L'une des solutions géométriques, voir la plus simple nonobstant d'autres, consisterait à placer l'élément permettant l'accès des niveaux entre eux dans un carré concentrique au carré de la cellule, lui-même inscrit dans un carré de dégagement qui serait également concentrique au carré extérieur de la cellule. Cette solution n'est pas retenue car elle ne correspond pas aux objectifs recherchés, à savoir : malgré la rationalité des tâches par des quantités répétitives, une contradiction avec les exigences économiques actuelles qui impliqueraient, dans le respect d'un confort minimum, de donner au carré extérieur de la cellule une dimension trop grande qui imposerait un coût de mise en oeuvre trop important ne correspondant plus aulx demandes d'un tel programme. La présente invention a pour but de concilier les impératifs de confort minimum et de coût maximum acceptable, et la rotation possible d'un niveau par rapport à l'autre permettant des architectures différentes. Elle a pour objet de proposer, à partir d'une cellule unique, un choix extremement varié d'implantations intérieures et d'aspects extérieurs, sans qu'intervienne une modification significative du prix de revient, donc du prix de vente. L'invention concerne plus précisément un procédé de réalisation d'une telle cellule modulaire à base carrée pour habitation. Elle met en oeuvre l'association des combinaisons mathématiques permettant d'aboutir à toutes les possibilités géométriques de superposition des surfaces de deux carrés identiques, et des impératifs d'habitation correspondant à l'existence d'un escalier et de sa trémie permettant l'accès des niveaux entre eux, et l'existence d'une distribution intérieure définissant les volumes habitables. L'invention concerne plus précisément un procédé de réalisation d'une cellule modulaire caractérisée en ce que deux carrés identiques, ayant un axe commun passant par leur centre (0) et perpendiculaire à leur plan, se situent à deux niveaux différents : le niveau (n) correspondant, par exemple, au rez-de-chaussée (RDC) d'une habitation, et le niveau (nul) correspondant aux combles de la meme habitation. Chacun des deux niveaux a pour côté la valeur (A) commune aux deux carrés dont les périmètres dit carré extérieur (1) correspondent à l'enveloppe extérieure de l'habitation. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles - les figures 1 et 2 illustrent les caractéristiques et l'identité des éléments de l'invention, - la figure 3 illustre la projection des paramètres sur différents plans, - les figures 4, 5 et 6 représentent ces plans, - la figure 7 représente une association des éléments de l'invention, - les figures 8, 9, 10, 11 et 12 illustrent l'application géométrique propre à l'invention, - la figure 13 montre l'approfondissement de la définition des paramètres, - la figure 14 illustre schématiquement un exemple d'agencement du volume habitable déterminé grâce à la mise en oeuvre des moyens caractéristiques de l'invention, - la figure 15 permet d'apprécier la visualisation concrête des éléments et paramètres du procédé appliqués à un exemple d'agencement, illustré partiellement par la figure 14, - les figures 16, 17, 18 et 19 montrent une variété de combinaisons possibles découlant de l'application géométrique. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les memes références dans toutes les figures. Selon une caractéristique de l'invention, le niveau (n) ou plancher bas de RDC est superposé par un niveau (n') ou plancher haut de RDC qui lui est identique. Le plancher bas de RDC (n) reçoit et supporte un escalier dont l'encombrement correspond à un carré, dit carré d'escalier (4). Par projection sur le plancher haut de RDC (n'), ce carré (4) délimite un carré de trémie (T) de même valeur et de même position dans (n') que le carré d'escalier (4) dans (n).Le carré d'escalier (4) et la trémie (T) sont solidaires l'un par rapport à l'autre ; tous mouvements du carré d'escalier dans le plan (n) entraîne le même mouvement du carré de trémie dans le plan (ni). La définition du carré d'escalier (4),- de sa trémie (T) et de leurs mouvements est dépendante de la définition des éléments du plan (n1) ou (combles) explicitée ci-après et appuyée par les figures 1, 2, 3 4, 5 et 6. Conformément à l'invention, dans le carré extérieur (1) de côté (A) du niveau (n1), on délimite un carré central (2), d'angles (ABCD), concentrique au premier, de côté (X) qui définit une surface (3) de largeur (L), dite valeur habitable utilisable, égale à 1/2 (A comme le.montre la figure 1. Dans le carré central (2), on inscrit un carré de côté (x) et d'angle (a, b, c, d) appelé carré d'empreinte de trémie, de telle sorte que ces deux carrés, central et d'escalier, aient un angle commun ; la valeur 11 = X - x est appelée valeur de dégagement de surface (5) comme le montre la figure 2. Selon une caractéristique de l'invention et comme le montre la figure 3 , on projette sur les plans (n) et (n') les paramètres de base du plan (n1) précédemment définis. On projette sur le plan (n) le carré (ABCD) appelé alors carré (A' B' C' D'), dont la fonction sera explicitée ultérieurement, et le carré (abcd) qui définit le carré d'escalier (4). On projette sur le plan (n') le carré (abcd) qui définit le carré de trémie (T) de l'escalier et dont l'origine de projection dans (n1) est appelée empreinte de trémie (abcd). Les figures 4, 5 et 6 représentent respectivement les plans (n1) (n') et (n) associés par projection. Les valeurs des paramètres du plan (n1) sont régies par la conjugaison d'un niveau minimum de confort exigible dans la viabilité des volumes par rapport à leurs fonctions, et d'un coût maximum admissible sanctionnant la mise en oeuvre de ces volumes. Les dimensions théoriques (A) du carré extérieur (1) et (X) du carré central (2) déterminent une surface utilisable (3) dont la largeur (L) est égale, sur les quatre côtés, à la valeur 1/2 (A - X). Il convient alors de transformer cette formule, soit : L = 1/2 (A - X) équivalent à A = 2L + X. Cette nouvelle écriture permet de déterminer la valeur (A) maximum régie par le coût car elle dépendra directement des valeurs minimum de (L) et de (X) qui sont, elles, régies impérativement par le confort. Les valeurs (L) minimum et (X) minimum sont alors définies comme suit : (L) étant la largeur de la surface utilisable (3), elle peut être définie d'une façon stricte dans son minimum régit par le confort, que ce soit, par exemple non limitatif, un immeuble collectif où (L) devient le "minimum confort appartement", que ce soit une maison individuelle où (L) devient le "minimum confort pièce. Comme le montre la figure 2, la définition de la valeur (X) du carré central (ABCD) dépend de deux paramètres : l'empreinte de trémie (abcd) et le dégagement (5). L'escalier est inscrit, par projection, dans le carré d'empreinte de trémie, ce dernier ayant, conformément à l'invention, un angle commun avec le carré central (2) son inscription dans le carré central détermine une surface (5) appelée surface de dégagement d'une valeur li = X - x. En donnant à (11) une valeur minimum confort dégagement, (x) étant un impératif "théorique escalier", on détermine X=l1 +x. L'association de ces contraintes de définition conduit à l'obtention d'un carré extérieur (1) de côté (A) qui n'impose pas des dimensions trop importantes souvent incompatibles avec les contraintes économiques rigoureuses qui conditionnent certains types de programmes de construction pour lesquels la présente invention est particulièrement adaptée. Le carré extérieur peut donc etre défini par des dimensions relativement modestes qui, dans certains types de programmes, satisfont les normes de confort et de prix de revient. Dans un exemple nullement limitatif, la largeur de l'escalier étant de 0.95 m, (x) est égal à deux fois cette largeur, soit 1.90 m, la largeur (l1) du dégagement égale à 0,90 m conduit à une cote X = 11 + x = 0,90 m + 1,90 m = 2,80 m, ce qui, pour une cote (A) de 8,80 m, libère une valeur utilisable L = 1/2 (A - X) = 1/2 (8,80 m - 2,80 m) = 3,00 m. Il s'agit donc là d'une cellule de 8,80 mètres de côté, ce qui est une dimension en soit relativement faible, qui permet obtenir, pour une surface habitable effective d'environ 110 m2 correspondant à l'addition des surfaces du rez-de-chaussée et des combles, un coût raisonnable de mise en oeuvre. Les caractéristiques essentielles de l'invention consistent à superposer dans un maximum de possibilités les niveaux (n) et (n1) précédemment décrits et dont les contraintes ont été exposées. Le niveau (n1) est donc structuré de façon à s'adapter sur le niveau (n') dépendant de (n) par la trémie (T) et à permettre, sans avoir à changer sa définition, d'obtenir autant de couples (n, n1) qu'il y a de possibilité d'adaptation d'un niveau sur l'autre. La structuration du niveau (n1) est définissable, en donnant au carré de trémie (T) dans (n') et donc par conséquence au carré d'escalier (4) dans (n), une fixité relative par rapport au plan (n1). La définition de la structure de (n1), explicitée ci-après est appuyée par les figures 7, 8, 9, 10 et 11. Les possibilités géométriques des couples (n, n1) sont obtenues par deux rotations, l'une ou l'autre ou la combinaison des deux. L'une s'applique par rapport à un axe perpendiculaire au plan (n1) passant par les centres (0) des deux carrés concentriques, extérieur (1) et central (2) ; l'autre s'applique par rapport à une droite charnière (XX') appartenant au plan (n1) passant par (o) et de même direction que l'un des côtés des carrés. Pour la démonstration, la droite (XX') aura, par exemple, la direction AB. Comme le montre la figure 7, après une rotation de du du plan (n1) autour de l'axe (0), le carré de trémie (T) du plan (n') ') définit, par projection, une nouvelle empreinte (a' b' c' d') sur (n1). Une nouvelle rotation de qr du plan (n1) autour de l'axe (0) fait correspondre à nouveau, par projection, l'empreinte (a b c d) et le carré de trémie (T) du plan (n'). La combinaison des deux empreintes (a b c d) et (a' b' c' d') définit dans la surface de dégagement (5) une surface (10) dont la largeur (Y) est égale à (l1) et une largeur (12) = li + L appartenant à la surface utilisable (3).Les carrés d'empreintes (a b c d) et (a' b' c' d') correspondent aux surfaces nécessairement libres dans le plan (n1) pour superposer le carré de trémie (T) du plan (n') et donc permettre le fonctionnement de l'escalier inscrit dans le carré d'escalier (4) du plan (n). Ces deux surfaces définies par les empreintes (a b c d) et (a' b' c' d') peuvent superposer la trémie (T) du plan (n') de quatre façons géométriquement différentes. Les figures 8, 9, 10 et 11 appuient la démonstration ci-après. La première position de (n1), qui correspond à la figure 8, inscrit l'escalier et sa trémie dans l'empreinte (a b c d) et donne au segment (AB) la direction (XX'). La deuxième position est obtenue, en partant de la première position, par une rotation de il du plan (n1) autour de l'axe (0), ce qui correspond à la figure 9. L'escalier et sa trémie sont inscrit dans l'empreinte (a' b' c' d'), la direction de (AB) est La troisième position est obtenue, en partant de la première position, par une rotation de #/2 du plan (n1) autour de l'axe (0), puis une rotation de t du plan (n1) autour de la droite charnière (XX'), ce qui correspond à la figure 10. L'escalier et sa trémie sont inscrit dans l'empreinte (a' b' c' d'), la direction de (AB) est perpendiculaire à (XX') et "vers le haut". La quatrième position est obtenue, en partant de la 3# première position, par une rotation de 2 du plan (n1) autour de l'axe (0), puis une rotation de ifs du plan (n1) autour de la droite charnière (XX'), ce qui correspond à la figure 11. L'escalier et sa trémie sont à nouveau inscrits dans l'empreinte (a b c d), la direction de (AB) est perpendiculaire à (XX') et "vers le bas". L'intersection des empreintes (a b c d) et (a' b' c' d') définit un carré et son périmètre (P). L'escalier, partant du rez-de-chaussée (n) aux combles (n1), est réalisé pour aboutir sur un des deux segments du périmètre (P) commun par projection sur (n') à deux des c8tés du carré de trémie (T). Les niveaux (n1) et (n') sont à considérer alors comme deux plans confondus. Sur la figure 12, qui correspond à titre d'exemple à la première position du couple (n, n1), les deux possibilités d'aboutissement de l'escalier sont indiquées par les flèches (F) et (F'). L'escalier étant inscrit dans un carré, les contraintes de sa définition sont identiques, qu'il aboutisse en (F) ou en (F'). La première possibilité est obtenue en inscrivant l'escalier dans le carré d'escalier (4) du plan (n) de telle sorte qu'il aboutisse en (F) aux plans (n') et (n1) confondus. La deuxième possibilité est obtenue en inscrivant l'escalier, après retournement de son épure, dans le carré (4) du plan (n) de telle sorte qu'il aboutisse en (F') aux plans (n') et (nt) confondus. La structuration du plan (n1) est approfondie, selon une caractéristique importante de l'invention et comme le montre la figure 13, en ajoutant à la surface de dégagement (5), deux tambours de distribution (20) et (21) qui permettent un accès plus généreux des volumes habitables et qui apportent un meilleur confort. La définition des tambours (20) et (21) dépend des paramètres existants. Les empreintes (a b c d) et (a' b' c' d'), qui correspondent aux inscriptions possibles de la trémie (T) du plan (n'), imposent aux largeurs des tambours une fonction de dégagement dont la valeur minimum confort à été antérieurement établie et qui est égale à (l1). La longueur des tambours est une variable régie par les impératifs suivants : les surfaces de dégagement doivent être minimum, à l'avantage des surfaces des pièces habitables, et, comme le montre la figure 13, la valeur des segments des tambours (20) et (21) commun auxsegments ED,dj et CD,bl du carré (A B C D) doit être au moins égale à (l1). Par rationalité, on donne par exemple aux tambours la longueur (x) ce qui offre aux dégagements une surface minimum acceptable et n'entraîne pas une définition ultérieure des pièces habitables en déséquilibre avec leurs fonctions et leurs viabilités. L'union des surfaces, des empreintes de trémie (a b c d) et (a' b' c' d'), du dégagement (5) et des tambours (20) et (21), définie une surface ayant un périmètre dit de "distribution" (D) variable avec les tambours (20) et (21) autour duquel, à l'exclusion de la partie commune avec le carré de trémie (T), on dispose les portes (50) ou ouvertures nécessaires à l'accès aisé aux différentes pièces prévues. Le périmètre (D) est le départ des cloisonnements (30, 31, 32, 33, 34, 35) qui vont définir la distribution concrète de (n1) en fonction du choix du programme donné. La figure 14 illustre un exemple pratique d'aménagement d'un comble inscrit dans une cellule carrée (1) dotée d'un escalier dont la trémie (T) est un carré occupant un angle du carré central (2), conformément à l'invention. On y trouve trois pièces ou chambres (CH), une salle de bains (Bs), une lingerie (Lg) et un W.C. toutes ces pieces étant désservies par le dégagement (5) et les tambours (20) et (21). Les cloisons (30, 31, 32, 33, 34, 35) correspondent à un exemple, non limitatif, de distribution. La symétrie du volume défini par le périmètre (D) et les cloisons (32, 33-) correspond au choix d'utiliser dans ce volume des ensembles modulaires constants, quelle que soit la position de (n1) due aux rotations, ceci toujours à titre d'exemple. Des portes (50), pratiquées sur le périmètre (D) permettent l'accès aux différentes pièces pour l'utilisateur accédant à ce niveau en (F) au moyen de l'escalier. Des fenêtres (51) ou des ouvertures dans le toit (52) assurent l'éclairage et l'aération naturels des pièces. Selon une des caractéristiques de l'invention, la projection du carré (n) un carré (A' B' C' D'). Des rotations de 2 # autour de l'axe (O), du carré d'escalier (4) dans (n) lui donne successivement un angle commun avec un angle du carré (A' B' C' D'). Le carré de trémie (T) dans (n') effectue le même déplacement que le carré d'escalier (4) dans (n) puisqu'ils sont solidaires. Ces rotations n'influent pas sur les rotations du plan (n1), précédemment définies, puisqu'elles sont appliquées par rapport à une fixité relative du carré d'escalier (4) dans (n) et de sa trémie (T) dans (n'). Chaque nouvelle position, au nombre de quatre, du carré d'escalier est une position fixe dans (n) relativement à (n1). n Ceci implique également que toute rotation de 2 d'un périmètre ou carré extérieur (1), autour de l'axe (0), par rapport à la fixité relative d'un couple (n, n1) n'influe pas sur l'application des rotations de (n1). On ajoute alors à celles-ci la même valeur que la rotation entreprise sur le carré extérieur (1) : soit A 2 titre d'exemple, non limitatif, cette possibilité permet la rotation de t2/ des pignons d'un comble sans avoir 2 de conséquence sur la distribution de ce même comble. Les figures 16, 17, 18 et 19 correspondent à la distribution du comble d'une maison individuelle et font intervenir les rotations de (n1) ainsi que les changements de position d'escalier en (n). Ces exemples sont limités au nombre de quatre et ne représentent que quelques solutions parmi les nombreuses combinaisons possibles. Sur ces figures, l'escalier associé à sa trémie est symbolisé par des hachures continues et la surface de dégagement (5) par des hachures en traits interrompus. Les cloisons (30, 31, 32, 33, 34, 35) correspondent à un exemple, non limitatif, de distribution. La figure 15, correspondant à titre d'exemple à une habitation individuelle, permet d'apprécier la visualisation concrète des éléments de paramètres propres à l'invention, dans les explications suivantes. Pour une meilleure compréhension, le carré de projection (A' B' C' D') de base est fixe dans (n) relativement aux rotations du carré d'escalier (4) dans ce même plan (n). La figure 16 montre 11 escalier dont l'angle commun dans (n) avec le carré de projection (A' B' C' D') est (C') et au niveau (n1) la première position d'adaptation. La figure 17 montre l'escalier dont l'angle commun dans (n) avec le carré (A' B' C' D') est (D') et au niveau (n1) la deuxième position d'adaptation. La figure 18 montre l'escalier dont l'angle commun dans (n) avec le carré (A' B' C' D') est (A') et au niveau (n1) la quatrième position d'adaptation. La figure 19 montre l'escalier dont l'angle commun dans (n) avec le carré (A' B' C' D') est (B') et au niveau (n1) la deuxième position d'adaptation. Les axes (xX') et (YY1) appartenant à (n1) et (NS) appartenant à (n) permettent une interprétation plus aisée. Il en résulte que l'association des rotations de (n1) et des positions du carré d'escalier (4r dans (n) donne un nombre de combinaisons important permettant, à chaque choix d'adaptation de (n1) sur une position du carré d'escalier (4) dans (n)-, une orientation de distribution concrêtement différente. Ceci montre que, selon une des caractéristiques de l'invention, la possibilité de déplacer le carré d'escalier (4) dans quatre positions différentes, multiplie par autant le nombre de combinaisons (n, n1) de la cellule, confirmant le choix d'écarter la solution du carré d'escalier concentrique au carré extérieur et antérieurement nommé. Quelque soit le choix du cloisonnement de (n1), dépendant d'un programme donné, le respect des paramètres de base permet une compatibilitéentre les rotations-et la structure générale de ce meme niveau (n1). L'invention convient aux constructions collectives modulaires et notamment aux maisons d'habitation individuelles. En effet, plusieurs cellules peuvent être ainsi accolées et/ou superposées. On peut également, sans sortir des limites de l'invention, leur adjoindre des dépendances, telles que des garages, ainsi que des appendices agrandissant localement une pièce. L'application de l'invention pour des constructions collectives modulaires, permet de mettre en oeuvre une des possibilités qu'offre le principe de réalisation de la cellule. Tout niveau (n1) peut etre superposé par un niveau (n2) de même définition, puis le niveau (n2) par un niveau (n3) et ainsi de suite. Seule la position du carré d'escalier, sur le niveau de base, est commune à tous les niveaux et devient, par leur empilage, une colonne de distribution dont la fonction peut être remplie, d'une façon concret, par des escaliers répétitifs.et suivant les cas, l'adjonction d'un ascenseur, cette position commune n'entravant pas les rotations et retournements des niveaux indépendants les uns des autres. On peut, dans le cas d'une habitation individuelle, donner à (n1) le sens de rez-de-chaussée et à niveau (n2) le sens de combles. Dans ce cas, l'agencement du cloisonnement de (n1) change les fonctions des pièces, les valeurs chambres Un des principaux avantages de l'invention, et qui résulte de la combinaison des moyens mis en oeuvre, conformément à celle-ci, est la grande diversité d'orientation et de distribution des pièces pour un cout de constructionrigoureusement identique, ce qui conforte la politique d'offrir, aux utilisateurs, des cellules d'habitations qui soient économiques, confortables et personnalisées. REVENDICATIONS 1. Cellule modulaire à base carrée pour habitation, qui se présente, en vue de dessus, sous la forme d'un carré (1) de côté (A) et qui comporte au moins un plancher bas (n) et un plancher haut (n1) supportant des pièces ou des appartements habitables, dans laquelle le plancher (n) est pourvu d'un escalier (4) dont l'encombrement, vu de dessus, est délimité par un carré (A B C D) concentrique au carré (1), et de côté (X) supérieur au côté (x) du carré (a b c d), et que ce carré (a b c d) est inscrit à l'intérieur du carré (A B C D) et possède un angle commun avec lui. 2. Cellule modulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'une des pièces (ou appartements) habitables du niveau (n1) est agrandie par une surface (10), de contour carré dont le côté est égal à (Y = X - x), ce carré étant situé entre les carrés (A B C D) et (a b c d), dans l'un des deux angles du carré (A B C D) qui est voisin de l'angle commun aux carrés (A B C D) et 3. Cellule modulaire selon la revendication 2, caractérisée en ce que la surface de dégagement (5) qui correspond à la surface comprise entre les carrés (A B C D) et (a bcd), à l'extérieur delasurface (10), qui présente la forme d'un "L" à deux branches inégales, est agrandie par deux tambours de distribution (20), (21), de contour rectangulaire, qui sont disposés à l'extérieur du carré 4. Cellule modulaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que les tambours rectangulaires (20) et (21) sont identiques et ont une longueur sensiblement égale au côté (x) du carré (a b c d) et une largeur sensiblement égale à la différence (l1) entre le côté (X) du carré (A B C D) et le côté (x) du carré (a b c d). 5. Procédé de fabrication d'une habitation à base carrée (1), qui comporte au moins un plancher bas (n) et un plancher haut (n1) supportant des pièces ou des appartements habitables, caractérisé en ce qu'on dispose lesdites pièces ou appartements sensiblement à la périphérie d'un carré (A B C D) plus petit que la base carrée (1) et concentrique à celle-ci, et qu'on relie les planchers bas (n) et haut (n1) par un escalier (4) dont l'encombrement, vu de dessus, est délimité par un carré (a b c d) qui est plus petit que le carré (A B C D)., l'escalier (4) étant positionné dans l'habitation de telle manière que le carré (a b c d) possède un angle commun avec le carré (A B C D) et s inscrive à l'intérieur de ce dernier.