Brevet FR2607539A1 — publié le 19880603

LB présente invention conce'ne la con3trljction de cellules habitables ou utilisables par l'homme, assemblable et désassemblables entr'elles afin de rer- mettre toutes évolutions des ensembles construits, ainsi que des compléments, annexes ou accessoires, adaptables à ces cellules. Jusqu'à présent, la modulation conduisait à des solutions figées en tout ou en partie, par la non-dissociation de la structure, du volume, et du remplissage. La préfabrication lourde nécessite des investissements importants, une main d'oeuvre spécialement formée, du matériel lourd, et des techniques de mise en oeuvre complexes. la préfabrication légère pose, quant à elle, des problèmes tenant à la durabilité des matériaux utilisés et à la qualité des finitions éxécutées sur chantier. Les modules actuels ne concernent pas le volume, mais la surface, alors que leurs dimensions influent sur la conception des volumes. Les modules de construction traditionnels ( brique, parpaing, tuile, hourdis...) ?ar leurs dimensions réduites, nécessitent une sain d'oeuvre importante et du temps; l'efficacité de leur mise en oeuvre dépend des conditions de chantier et de la qualification de la main d'oeuvre. Le procédé de construction selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients en conduisant à une prise de possession de l'espace à aménager à partir d'une trame orthogonale tridimensionnelle dont les axes, dans tous les cas de figure, ne sont jamais matérialisés, les assemblages éventuels se faisant de part et d'autre de ces axes théoriques. L'évolutivité des assemblages et des désassemblages de chacun des ensembles, cellules, éléments, sous-éléments, annexes ou accessoires,du système construit reste ainsi intacte, sans obligation de modïfier les assemblages des parties concernées ou restantes ou ces parties elles-mdmes. L'invention se fonde sur l'utilisation de modules de cellules habitables, assemblables et évolutives, parties de construction tridimensionnelles finies ou semi-finies, définies par une occupation en plan d'un simple carry, et dans l'espace d'un simple cube. Ces cellules sont assemblables à des cellules identiques dans la même trame modulaire, et à des parties complémentaires, annexes ou accessoires, dans le cadre d'une trame sous-modulaire. Toutes les parties mises en oeuvre par le procédé de construction selon l'invention sont réalisables industriellement ou/ et artisanalement. La caractéristique essentielle de l'invention repose sur la scission des problèmes de structure, de surfaces et de volume, tant au niveau de la concep tion que de la réalisation technique. Chaque cellule (C), faisant nventuelle- ment partie d'une mégastructure (X), se compose d'une structure (3), composée par les arêtes de la cellule, d'une sous-structure (s )formée par les autres segments de droite de la trame sous-modulaire, et d'éléments de remplissage délimités par les éléments de la structure secondaire ou sous-structure (s ). La structure et la structure secondaire sont formées d'éléments poteaux (p) in terchangeables, pouvant entre remplacés ou supprimés selon les besoins de 1' évo- Ilution, et participant tous à la structure, voire à la méga-structure. La résis tance de ces poteaux est adaptée au type de construction, et renforcée en cas de suppression d'autres éléments de la strcuture (S) ou de la structure secondaire (s). Les éléments poteaux (P) ont égalemnt un roll de support du remplissage (R). Ils peuvent être éventuellement formés de plusieurs parties (p) cor respondant au sous-module.D'autres sous-éléments (p') seront utilisés en cas de construction d'annexe (A) ou d'accessoire (a) pour les parties et leurs sujétions présentant un angle avec la trame, tels que les toits en pente. Les éléments (P) de la' structure sont reliés entr'eux par des noeuds (N) permettant les assemblages et désassemblages. Les sous-éléments (p') sont éventuellement reliés à la structure (S) au moyen de noeuds (n), pièces d'asse blages dont l'orientation est déterminée. Chaque élément (E) de remplissage (R) peut être remplacé(ou supprimé selon les besoins de ltévolution)par un élément ou plusieurs sous-éléments (e) de fonction différente: . ther: ue (actif- passif) . extérieur-intérieur transparent - opaque ouvrant - fixe, ou toutes autres fonctions, telles qu'esthétiques. L'éxistence du sous-module impliqué par le procédé de construction conduit à utiliser pour l'aménagement intérieur des éléments meublants ou des équipements (e') entrant dans la meme trame sous-modulaire. La figure 1 représente en perspective les différentes parties mises en oeuvre par le procédé objet de l'invention, telles que définies dans la des cription: mégastructure (N), cellule (C), annexes (A), accessoires (a), structure (S), structure secondaire ou sous-structure (s), élément poteau (P), souséléments poteaux (p, p'), remplissage (R), élément de remplissage (E), sous-élément de remplissage (e), éléments (E') et sous-éléments (e') meublants ou d'é équipement, noeuds d'assemblage (N, n). La figure 2 représente, en coupe, une cellule construite selon le procédé objet de l'invention, munie de deux des différentes annexes possibles à titre d'exemple, ainsi que d'un accessoire, à titre d'exemple également. Cette figure est donnée à titre d'exemple d'un mode de réalisation particulier. La figure 3 représente, dans le même mode de réalisation particulier, un élément poteau (P), et un élément (E)'de remplissage vus en coupe. La figure 4 représente, dans le même mode de réalisation particulier, en vue de face un ensemble composé de cellules et d'annexes, avec différents sous-éléments de structure et de remplissage ( portes, fenêtres...). La figure 5 représente, en plan, un élément de structure et un élément de remplissage dans le mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple. La figure 6 représente un exemple d'aménagement intérieur d'un ensemble de deux cellules, avec quelques éléments et sous-éléments meublant et d'équipement modulaires. La figure 7 représente les noeuds d'assemblage entre éléments et souséléments de structure utilisés dans le mode de réalisation décrit ci-apres. La figure 8 représente quelques sous-éléments d'annexe utilisés dans ce mdme mode de réalisation, et la figure 9 un exemple de réseau électrique. Les figures 2 à 8 exposent un mode de réalisation préférentiel de construction selon le procédé objet de l'invention. Dans cet exemple, l'arête de la cellule mesure ),10 m; les éléments -poteaux (P), sont des tubes d'acier de section carrée de 60 ifillimètres de coté, et de 2,98 mètres de longueur. Aux deux extrémités, ces tubes sont bouchés par une plaque d'acier soudée (Fig 5).Une face du tube est grugée à intervalles réguliers, les orifices ainsi pratiqués étant suffisants pour accéder à l'intérieur du tube et y manipuler les vis de fixation servant à fixer les éléments de structure entre eux, et les aliments de structure (=, p, p') avec les éléments de remplissage (D, ', e, e'). es percements (1) sont pratiqués aux extrémités du poteau et sur ses faces1 à un entr'axe gol au sous-module choisi, soit dans l'e::eple de râalisation décrit, tous les 7c centimètres.Les trois faces du poteau qui ne sont pas grugées sont percées, à intervalles réguliers ( par exemple tous les 100 millimètres), de trous (2) destinés à permettre le passage des viswde fixation des éléments de remplissage. Une pare-close (3) permet d'obturer les orifices grugés dans le tube. Les dimensions légèrement débordantes du tube ( par exemple 80 millimètres de largeur) permettent en outre à cette pare-close (3) de maintenir les éléments de remplissage et d'assurer une étanchéité supplénentaire du joint d'assemblage. Les faces du poteau qui ne sont pas en contact avec un élément de remplissage ou avec la pare-close (3) recoivent également une pare-close (4). Lorsque cette pare-close (4) est à l'intérieur de la cellule, elle pourra sur vir de conduit et de protection aux conducteurs de fluide, ainsi que cela sera décrit plus loin. Dans le mode de réalisation décrit, l'élément de remplissage mesure 2,98 mètres de hauteur, 70 centimètres de largeur, et 70 millimètres d'épaisseur. La coupe figure 3 représente un élément de structure (F) et une élément de remplissage (E). Dans cet exemple, le panneau de remplissage (6) est un élément sandwich composé d'une face extérieure (5), d'une face intérieure (6), et d'un matéraiu isolant (7) entre ces deux faces. L'élément de remplissage (E) est entouré d'un joint (8) d'étanchéité en matériau souple, du genre néoprène.Sous ce joint, une feuille de métal déformable (#'), pourvue d'orifices (9) taraudés ou munis de dispositifs quelconques assurant la meme fonction, et correspondant en ali- gnement aux percements (2) des éléments poteaux (P, p, p'),permet d'assurer un contact optimum entre le poteau et l'élément de remplissage lorsque les vis de fixation sont serrées. Ce dispositif d'étanchéité par déformation a pour but de permettre le montage et le démontage de chacun des éléments (poteau ou panneau) sans avoir à démonter l'élément immédiatement en contact avec lui.Dans le cas d'éléments de remplissage possédant une fonction particulière ( ouvrants ou cbaits, par exemple), ces éléments possèderont sur leur pourtour un dispositif de fixation et d'étanchéité identique ou comparable à celui décrit pour les éléments de remplissage simples. Dans ce mode de réalisation, les éléments (s, e, e') de remplissage en planchers hauts et bas sont de même conception et forme que les éléments verticaux. Leur épaisseur peut éventuellement être supérieure, comme celle des éléments verticaux, en empiétant sur le volume intérieur de la cellule. E; ce cas, la pare-close intérieure (4) est naturellement adaptée à cette épaisseur supérieure de l'élément. Les éléments (,E',e,e') utilisés pour les toits en pente sont de même conception que les éléments de remplissage verticaux ou horizontaux.Leur pare-close extérieure (figure 8), peut être de forme particulière et comporter des dispositifs d'accrochage (1G), fixés à un pureau déterminé, afin de permettre la pose aisée de pannes ou lattes.8 pannes destinées à supporter une couverture classique. Cette pare-close peut être supprimée lorsque l'X1-ment de remplissage comporte sa propre couverture sur la couche éxtérieure (51. Dar.s ce cas, la couche extérieure (5) est au module, soit 76 cm dans le présent exem- ple de réalisation. L'étanchéité se fait alors par joint souple ou à la pompe, entre les couches (5), à l'axe des éléments poteaux. Les éléments de structure d'une cellule sont reliés entr'eux au moyen de noeuds (N), pièces cubiques massives de haute rBsistance ( métal ou matériau sm- thétique), dont le coté a la même dimension que la section du poteau (P). Ce ou- be est percé sur chacune de ses faces, et les trous de percement sont taraudés, afin de recevoir les vis de fixation aux extrémités des poteaux. Les éléments de la structure secondaire, eux, sont reliés à la structure principale (S), sans noeuds, au moyen des vis de fixation, par les trous (1).Dans ce mode de réalisa tion, soit les trous (1) aux extrémités des poteaux, soit les trous pratiqués sur les faces des poteaux sont taraudés, ce qui n'exclue pas, pour une meilleure fixation, l'utilisation de moyens de serrage supplémentaires, tels que des écrous. La cellule (C) ainsi assemblée a une dimension extérieure de 3,10 m. Sa dimension théorique, dont il est tenu exclusivement compte dans les assemblages de cellules entr'elles pour former des ensembles ou des mégastructures ('), est en fait de j,12m. L'espace de 20 ma ménagé entre deux cellules, ou entre une cellule et une annexe, corresepond à la trame tridimensionnelle orthogonale non matérialisée. Cet espace de 20 mm est obturé par des pare-closes ayant une largeur double des pare-closes normales. La liaison entre les structures (S) de deux cellules se fait par une cale d'épaisseur du meme matériau que celui des noeuds, dont la section est carrée (60 mm de coté dans ce mode particulier de réalisation), et l'épaissseur égale à l'espace, soit 20 mm.Sur ses deux faces les plus importantes, cette cale est munie d'une vis. Ces vis permettent la fixation de la cale au noeud (N) déjà monté, et la fixation d celui-ci d'un nouveau noeud. La liaison entre cellules peut également etre simplement réalisée au moyen des pare-closes doubles. Les éléments et sous-éléments meublants ou d'équipement (E', e') seront réalisés au même sous-module, ou multiple oufsous-multiple du sous-module choisi soit, dans le présent exemple de réalisation: 76 cm. La trame orthogonale non matérialisée, sous forme d'un joint creux ( 20 mm par exemple), sera suffisante pour permettre l'emploi des systèmes de fixation habituels, tels que des crémaillères fixées aux éléments de sous-structure ou aux pare-closes protégeant ces éléments ou souséléments. Les pare-closes elles-memes pourront faire office de crémaillères, leurs champs pouvant être munis d'orificesto)u de parties saillantes destinées à coopérer avec des éléments de fixation, telles que des attaches, fixis eux-memes aux éléments ou sous-éléments meublants ou d'équipement. Les éléments ou sous-éléments meublants ou d'équipement lourds ( escaliers, cabines sanitaires, cloisons, appareils d'équipement ménager, etc...) seront en outre munis de systèmes de fixation ferme aux poteaux eux-memes, ces fixations correspondant aux trous (1) pratiqués dans les poteaux. Dans ce mode de réalisation, les pare-closes (3-4) ont des fonctions diverses (obturation des lumières grugées dans les poteaux, compression des joints d'étanchéité (6), maintien des éléments de remplissage, maintien des supports de couvertures classiques, liaison entre cellules ou entre cellules et annexes,etc) A ces fonctions différentes correspondent des formes différentes, et éventuellement des matériaux différents. Celles assurant l'étanchéité entre cellules seront réalisées par exemple en matériau semi-dur, du genre néoprène, afin d'éliminer la propagation des trépidations et bruits. Celles maintenant de éléments de remplissage minces ( panneaux vitrés de vérandas, par exemple) auront une forme enveloppante autour du poteau, et le joint (8) sera adapté à cette forme. selles assurant la liaison extérieure entre cellules pourront entre réalisées en matériau composite ( acier plus revêtement par exemple), car elles pourront être soumises éventuellement à des efforts de traction importants. Les pare-closes intérieures ou extérieures (3-4) pourront de plus être utilisées pour le passage des fluides, tels l'électricité ( prises de courant, réseau éclairage, chauffage, téléphone, alarme, etc...)Fig 9; Le dinensionne- ruent constant des éléments, en fonction du module et du sous-module choisis, paermet dé réaliser des pare-closes à fonctions prédéterminées.Pour ce faire, une pare-close comportera par exemple une prise de courant alimentée par des cables (12) raccordés au réseau contenu dans une pare-close posée en plinte, en corniche ou en cimaise, par l'intermédiaire de broches mâles (16) et femelles (17); une autre pourra être équipée d'un interrupteur, ou d'une prise de téléphone, ou d'une lampe d'éclairage,etc... la présence de parecloses au sol, en murs et en plafond autorise ainsi la réalisation d'un réseau général, quadrillé selon le sous-module. Par ailleurs, des équipements supplémentaires, tels que prises de courant (ils) pourront se fixxer directement sur les pare-closes (4') au moyen d'une vis de sécurité (14). La suppression de certaines broches (16) permet de ne pas alimenter simultanément l'ensemble de l'installation. Lorsque l'ensemble devra Btre pourvu de fondations, celles-ci seront réa- lisées une fois le premier niveau de cellules monté et calé en position. Des éléments ou sous-éléments poteaux seront fixés à la structure après avoir été pourvus d'une platine (18) destinée à répartir la pression au sol. La liaison de ces platines avec le sol stable sera assurée en coulant une petite quantité a'un matériau, tel que du béton au fond de chacun des puits contenant le poteau et la platine.( 1E, Fig I). Le procédé de construction selon l'invention permet une infinité de réalisations différentes par la dimension, le nombre de sous-modules, les matériaux utilisés, le soucis de laisser la tre modulaire ou sous-lc'ul-ire apparente ou non, ainsi que Bar la variété des annexes, accessoires, éléments ou souséléments meublants ou d'équipement puvant être conçus pour répondre à des usages spécifiques, éventuellement étrangers à l'habitation: ateliers, bureaux, élevage, clôtures, serres, piscines, locaux d'implantation provisoire, militaires ou civils, chambres froides ou fortes, etc... Le'procédé permet en particulier d'envisager la préfabrication de maisonnettes de dimensions réduites, compremant par exemple deux cellules et quelques annexes et accessoires, à usage d'habitation secondaire ou de loisirs. Le principe du module et du sous-module constant dans un meme ensemble comprenant plusieurs maisonnettes de ce genre et des équipements collectifs ou semicollectifs donne à l'ensemble une unité architecturale, le module et le sousmodule constituant les deux éléments prégnants de 1' ensemble. Par ailleurs, le procédé est adapté aussi bien aux techniques industrielles de grande série qu'aux techniques artisanales, tout au moins pour les élé nents de remplissage, avec éventuellement un mixage des deux genres de techniques. Cette caractéristique autorise un abaissement considérable des coûts de construction, tout en laissant la possibilité d'adapter les réalisations aux contraintes ou goûts locaux ( pentes de toit, matériaux de revêtement des élçé- ments de remplissage, accessoires tels que balcons ou auvents....) A titre d' exemple seulement, la réalisation précédemment décrite comporte des éléments de remplissage dont la face extérieure est en plaquettes de briques collées par résines sur une plaque de fibrQ-ciment et une face intérieure en plâtre, les deux couches étant séparées par un isolant phénolique; la couverture des toits en pente de 45 # est, elle, constituée de tuiles. cette réalisation est ainsi adaptée à la région du 7ord de la France. Afin d'améliorer l'aspect esthétique des ensembles, toutes les pare-closes peuvent éventuellement être de même largeur, soit environ celle des pare-closes doubles servant de liaison entre cellules. L'aspect obtenu en laissant ainsi la trame sous-modulaire apparente renoue avec des traditions ancestrales constatées dans plusieurs régions de France ou pays étrangers, dont la raison était principal-ment de facilité et de solidité des ensembles construits. La trame extérieure peut également être atténuée ou disparaitre st des pare-closes de même aspect que celui des -'l--ents de remplissage, ou or. faisant déborder 1- face extérieure (5) jusqu'à l'axe des poteaux. 1. Procédé de construction de cellules modulaires d'habitation ou d'utili satinons diverses et les produits, compléments ou dérivés obtenus par l'emploi de ce procédé, caractérisé en ce qu'il utilise des cellules cubiques s'inscri vant dans l'espace à l'intérieur d'une trame tridimensionnelle orthogonale non matérialisée fonction du module choisi, les cellules étant composées elles-mêmes d'éléments de structure et de remplissage indépendants et interchangeables s'inscrivant dans une trame sous-modulaire fonction du module principal, les cellules, annexes, accesoires, éléments et sous-éléments pouvant être démontés et remplacés sans démontage des éléments, sous-éléments, cellules, annexes ou accessoires adjacents grâce à l'emploi de joints d'étanchéité déformables (8, 8'), les parties de structure et de remplissage étant complête- ment dissociables. 2. éléments et sous-éléments sous-modulaires meublants ou d'équipement mis en oeuvre dans le procéda de construction selon la revendication précé- denté, caractérisés en ce qu'ils s'inscrivent par une au moins de leurs di tensions dans le sous-module choisi, ou dans un module multiple ou sous-multi- ple du sous-module, leurs fixations éventuelles étant adaptées aux éléments poteaux ou aux pare-closes. 3. Pare-closes de maintien des éléments et sous-élémenets de remplissage mis en oeuvre dans le procédé de construction selon la revendication 1, care térisées en ce qu'elles comportent des canalisations destines au passage des fluides , celles-ci étant reliées entr'elles au moyen de broches déconnecta- bles (16, 17). 4. Platines de fondation (18) mises en oeuvre dans le procédé de construction selon la revendication 1, caractérisées en ce qu'elles sont fixées à la structure qu'elles supportent une fois celle-ci construite.