Brevet FR2603927A1 — publié le 19880318

ELEMENT PREFABRIQUE EN FORME DE VOUTE POUR A CONSTRUCTION DE BATIMENTS DIVERS ET BATIMENTS OBTENUS La présente invention est relative au domaine de la construction, au sens général, et elle vise, plus spécialement, la construction de bâtiments érigés rapidement à partir d'éléments modulaires préfabriqués qui peuvent être.assemblés relativement pour former des structures protectrices, telles que des abris, des modules d'exposition ou, encore, des locaux à usages divers, domestiques ou professionnels. L'invention vise, plus spécialement, le domaine de la construction de structures ou batiments pouvant être qualifiés de formes générales en coupoles. Pour réaliser des structures protectrices du type ci-dessus, la technique antérieure offre un certain nombre de propositions faisant intervenir un élément modulaire sensiblement en forme de partie de voûte comprenant un pied-droit s'épanouissant progressivement en s'infléchissant sensiblement en arc de cercle pour former un pavillon d'ouverture angulaire sensiblement égal à o 9oxo. Un tel élément est, généralement, délimité à partir du pied par deux bords latéraux contenus dans deux plans verticaux perpendiculaires entre eux. Un tel élément est aussi délimité au niveau du pavillon par deux bords transversaux contenus dans deux plans verticaux qui sont perpendiculaires entre eux et aux premiers plans avec lesquels ils s'intersectent. Un tel type de proposition fait, notamment, l'objet du brevet français 72-41 122 (2 207 225), du brevet français 80-05 249 (2 505 774), ainsi que du brevet français 81-20 110 (2 515 233). Dans ces diverses propositions, l'élément modulaire est, généralement, constitué par une pièce en voile mince, en tout matériau approprié, plus particulièrement choisi en fonction du caractère d'érection, d'édification ou d'utilisation temporaire. La conception de tels éléments modulaires s'oppose à une réalisation en un matériau plus résistant possédant un coefficient d'isolation phonique et thermique convenables et offrant une résistance mécanique permettant d'envisager l'édification ou l'érection de bâtiments ou de structures à caractère définitif. Il est exclu, en effet, qu'un tel élément modulaire puisse être fabriqué en béton armé, en raison de son poids et des difficultés de réalisation technique, de transport et de montage qui s'y attachent. Les avantages, procurés par un tel élément modulaire et par les structures obtenues, ne peuvent donc être atteintes lorsqu'il est souhaité réaliser un bâtiment à caractère définitif offrant toutes les conditions d'habitabilité et de confort qu'il est habituel de trouver dans les constructions modernes, quelle que soit l'utilisation qui doit en être faite. L'objet de l'invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un nouvel élément préfabriqué en forme de voûte partielle, particulièrement conçu pour pouvoir être réalisé en béton armé pour permettre l'érection de bâtiments ou structures protectrices à caractères divers, soit temporaires, soit définitifs, possédant des conditions d'habitabilité et de confort comparables aux constructions traditionnelLes. Un autre objet de l'invention est de permettre d'atteindre un tel résultat à partir d'un élément préfabriqué susceptible d'être aisément construit, transporté, stocké et monté, sans requérir l'exigence d'un personnel spécialement qualifié pour ce faire. 9 Pour atteindre les objectifs ci-dessus, l'invention vise un élément préfabriqué en forme de voûte, du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il est constitué par :: - un pied-droit prolongé par une amorce de pavillon s'infléchissant et qui est délimité par un bord de tête orthogonal à une ligne courbe bissectrice de l'ouverture angulaire de l'amorce de pavillon, - deux demi-pavillons indépendants, symétriques par rapport à la ligne courbe bissectrice et comportant chacun un bord rectiligne correspondant à la ligne courbe bissectrice et une base d'appui sur le bord de tête, - des moyens de liaison par emboîtement entre chacune des bases d'appui et le bord de tête, - et des tirants traversant des passages coaxiaux ménagés dans l'épaisseur des deux demi-pavillons, perpendiculairement aux plans des bords rectilignes bissecteurs. L'invention a également pour objet tout bâtiment susceptible d'être construit et érigé à partir d'au moins un élément préfabriqué ci-dessus. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une perspective de l'élément préfabriqué conforme à l'invention. La fig. 2 est une élévation latérale, à plus grande échelle, du même élément préfabriqué. La fig. 3 est une coupe prise sensiblement selon la ligne III-III de la fig. 2. La fig. 4 est une vue en plan prise selon la ligne IV-IV de la fig. 2. La fig. 5 est une coupe transversale partielle illustrant, à plus grande échelle, un détail constructif de l'élément préfabriqué selon l'invention. La fig. 6 est une perspective illustrant un exemple de construction à partir de l'élément préfabriqué selon l'invention. La fig. 7 est une vue en plan correspondant à la fig. 6. La fig. 8 est une coupe partielle montrant, à plus grande échelle, un détail constructif de la structure selon la fig. 6. La fig. 9 est une coupe transversale prise, à plus grande échelle, selon la ligne IX-IX de la fig. 8. Les fig. 1 à 4 montrent que l'élément de construction selon l'invention, désigné dans son ensemble par la référence I, présente une forme caractéristique comprenant un pied s'élevant sensiblement verticalement et s'épanouissant progressivement, tout en s'infléchissant sensiblement en arc de cercle pour former ensuite un pavillon d'ouverture angulaire sensiblement égal à 900, s'établissant finalement selon un plan sensiblement horizontal. Un tel élément est défini par deux bords latéraux 1 et 2, contenus dans deux plans verticaux P1, P2, perpendiculaires entre eux. Un tel élément est aussi défini par deux bords transversaux 3 et 4 qui sont, également, contenus dans deux plans verticaux P3, P4 perpendiculaires entre eux et avec les deux premiers plans. Une telle structure, connue par elle-même, est réalisée selon l'objectif de l'invention en faisant intervenir, comme cela apparaît aux fig 1 à 4, un pied-droit 5 comprenant une embase 6, par exemple, mais non exclusivement, à section droite transversale carrée ou rectangulaire (fig. 3). Cette section pourrait recevoir une forme différente, en étant définie par deux bords plans 7 et 8 situés à angle droit et par une face de raccordement interne convexe. Le pied-droit 5 est prolongé par une amorce de pavillon 9 s'élargissant et s'infléchissant. L'amorce 9 est limitée par un bord de tête 10 qui est orthogonal à une ligne médiane L bissectrice de l'ouverture angulaire de l'amorce de pavillon 9. Le bord 10 est réalisé de manière que son plan soit perpendiculaire à la tangente passant par l'intersection entre la surface extérieure de l'amorce de pavillon 9 et le bord 10. L'élément préfabriqué modulaire conforme à l'invention comprend, par ailleurs, deux demi-pavillons 11 et 12 qui sont réalisés symétriquement par rapport au prolongement de ligne bissectrice L. Les pavillons 11 et 12 sont délimités chacun par un bord rectiligne 13, 14, un bord latéral 15, 16, un bord transversal 17, 18 et une base d'appui 19 ou 20. Les bords transversaux 17 et 18 peuvent être rectilignes pour former ensemble un angle commun ou, au contraire, présenter une découpe ou une échancrure rentrante 21 ou 22 dont la fonction apparait dans ce qui suit. Les trois éléments constitutifs décrits ci-dessus peuvent être assemblés relativement, en vue de l'érection d'un bâtiment, en faisant intervenir des moyens de liaison mutuelle. Ces moyens de liaison mutuelle comprennent, tout d'abord, des moyens de liaison par emboîtement M1 entre le bord de tête 10 du pied-droit 5 et les bases d'appui 19 et 20 des demi-pavillons 11 et 12 juxtaposés par leurs bords rectilignes 13 et 14 contribuant alors à définir la ligne L. Les moyens de liaison M1 comprennent, selon la fig. 5, des logements 24 ménagés dans le bord de tête 10 et garnis de fourreaux 25. Des logements 26 identiques, garnis de fourreaux 27, sont ménagés coaxialement à partir des bases d'appui 19 et 20 dans l'épaisseur des demi-pavillons 11 et 12.Les logements 24 et 26 coincident entre eux lors de l'adaptation des demi-pavillons sur le pied-droit, pour coopérer avec des pions ou goujons de centrage et de retenue 28. Le montage des demi-pavillons sur le bord de tête est, de préférence, assuré avec interposition d'un joint d'étanchéité 29. Des moyens de liaison par emboitement M1 peuvent, également, être prévus, comme cela apparaît à la fig. 4, entre les bords rectilignes 13 et 14 des demi-pavillons 11 et 12. Les moyens de liaison mutuelle font, également, intervenir, comme cela ressort de la fig. 4, des moyens M2 de solidarisation des demi-pavillons 11 et 12. Ces moyens comprennent, pour chaque demi-pavillon, un passage 30 garni d'une gaine tubulaire, ménagé dans l'épaisseur entre le bord rectiligne et au moins le bord latéral correspondant. Selon un exemple, chaque demi-pavillon comporte deux passages s'étendant perpendiculairement au bord rectiligne, l'un de ces passages débouchant sur le bord transversal. Chaque passage s'ouvre sur le bord correspondant par un puits 31 de plus grande section. Les passages 30 sont ménagés pour coincider lorsque les demi-pavillons sont accolés par les bords 13 et 14. Les passages sont réservés au montage de tirants 32 dont les organes de tension 33 sont encastrés dans les puits 31. Les organes de tension 33 sont prévus pour établir un assemblage ferme et résistant des demi-pavillons qui sont accolës avec interposition d'un joint d'étanchéité 34. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, L'élément préfabriqué selon l'invention est réalisé à partir de trois pièces constitutives qui peuvent être aisément fabriquées par moulage en béton armé, sans poser de problème de fabrication, de transport ou de stockage, étant donné leur taille relativement réduite. Ces trois pièces constitutives peuvent aussi être facilement stockées et transportées en occupant le plus faible volume possible, ce qui permet, dans de nombreuses occasions, de diminuer le coût de transport et de stockage. Lorsqu'il convient de réaliser sur place une construction mettant en oeuvre l'élément préfabriqué selon l'invention, on procède, tout d'abord, à l'implantation du pied-droit 5 puis, ensuite, à la mise en place des demi-pavillons Il et 12 qui sont amenés à coopérer avec des appuis complémentaires, en raison de la forme en quart de voûte ou en porte-à-faux du pavillon qu'ils délimitent. L'adaptation consiste, tout d'abord, à assurer le montage des bases 19 et 20 sur le bord de tête 10, en faisant intervenir les moyens de liaison par emboitement M1. De mêmes moyens M1 sont également mis en oeuvre entre les bords rectilignes 13 et 14, avant d'assurer le montage des tirants pour solidariser entre eux les demi-pavillons 11 et 12.La construction définitive est complétée ensuite par une liaison entre les bords transversaux 17 et 18 et les appuis prévus à cet effet. Généralement, l'élément préfabriqué selon l'invention est prévu pour que son caractère modulaire permette l'érection de bâtiments offrant une structure d'abri notablement plus vaste que celle procurée par le pavillon d'ouverture angulaire sensiblement égal à 900. Les fig. 6 et 7 montrent un exemple de réalisation d'un bâtiment obtenu par l'association de quatre éléments modulaires référencés I, II, III et IV. Chacun des éléments ci-dessus étant identiques, on procède à leur érection propre, comme dit précédemment, en faisant en sorte d'en juxtaposer deux, tels que les éléments I et II, de telle façon que les demi-pavillons se jouxtant soient placés en appui par leurs bords transversaux 17 et 18 se faisant face. Ces bords, de préférence, associés à un joint d'étanchéité, sont, en premier lieu, temporairement assemblés par des moyens de liaison par emboitement M1, comme cela est illustré à la fig. 7. On procède de façon identique pour juxtaposer l'élément préfabriqué III puis, ensuite, l'élément préfabriqué IV, de manière à former, comme cela apparaît à la fig. 6, une construction en o voûte possédant quatre face planes à 90 ouvertes dans le cas présent, mais qui peuvent, bien entendu, être fermées par l'apport de cloisons, de murs, de baies vitrées, etc... La tenue d'une telle construction est complétée en mettant en oeuvre des moyens M2 qui, dans un tel exemple, sont prévus pour assumer une fonction de solidarisation des demi-pavillons de chaque élément, mais aussi une fonction de solidarisation de trois éléments juxtaposés. Dans ce but, il est prévu de relier les demi-pavillons de chaque élément tout d'abord par un tirant 32, comme dit précédemment pour ce qui concerne le passage proche des bases 19 et 20. Pour assumer la double fonction, il est prévu de ménager aussi dans chaque demi-pavillon un passage 40 s'étendant entre le bord latéral et le bord transversal au niveau duquel il coïncide avec le passage 30 correspondant avec lequel il fait un angle de 900. Ainsi que cela ressort de la fig. 7, les passages 40 sont des demi-pavillons de deux éléments et sont ainsi alignés avec le passage 30 de l'élément adjacent. Ceci permet de mettre en place un tirant de grande longueur assurant par serrage la solidarisaiton de deux, voire trois, éléments juxtaposés. Les passages 40 débouchent aussi sur les bords latéraux par des puits 41. Des moyens de liaison M2 intermédiaire peuvent aussi être prévus à partir de tirants 45 traversant des passages 46 débouchant dans des puits 47 accessibles à partir de la face supérieure de chaque demi-pavillon 11 et 12. Les passages 45 sont ménagés dans l'épaisseur des demi-pavillons, perpendiculairement aux bords transversaux 17 et 18, au niveau desquels ils s'ouvrent. Comme cela apparait aux fig. 2, 3 et 6, chaque pied-droit peut être complété par un talon interne 50, de façon à permettre l'établissement d'une poutre longrine 51 entre deux pied-droits de deux éléments préfabriqués adjacents. Ceci permet l'établissement d'un chainage bas contribuant à la résistance de la structure construite qui peut recevoir, intérieurement, un sol d'apport, constitué par une dalle coulée ou par un dallage exécuté par assemblage. Les talons 50 et les longrines 51 permettent aussi de réaliser une construction à caractère anti-sismique et de prévoir l'érection de cette construction simplement à partir d'un sol plan, par exemple en béton, sur lequel elle est posée. Un joint amortisseur 52 peut être interposé entre chaque talon et la longrine ou les longrines qui s'y reprennent. Dans le cas où les éléments mis en oeuvre possèdent les découpes rentrantes 21 et 22, la construction en voûte ou en coupole ainsi obtenue, tel qu'illustré par la fig. 6, peut être éclairée par un panneau translucide fermant l'ouverture délimitée par les découpes 21, 22. La construction en voûte peut aussi être complétée par la mise en place d'une clé de voûte 60 de forme complémentaire à l'ouverture que les découpes délimitent. Des formes de construction diverses, différentes de celles illustrées par les fig. 6 et 7, peuvent, bien entendu, être obtenues en combinant différemment l'assemblage et le nombre d'éléments préfabriqués. Les fig. 7 et 8 montrent que les passages gainés 31 et 40 possèdent une section utile au moins égale au double de celle des tirants 32. Ceci permet d'assurer un croisement des tirants aux noeuds d'intersection et d'établir, par une sorte de quadrillage, une liaison ferme et résistante entre les demi-pavillons et entre les éléments avec interposition dans les interfaces de joint d'étanchéité. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Elément préfabriqué en forme de voûte pour la construction de bâtiments divers, du type comprenant un pied-droit (5) s'épanouissant progressivement en s'infléchissant sensiblement en arc de cercle pour former un pavillon d'ouverture angulaire sensiblement égal à 900, ledit élément étant délimité, à partir du pied, par deux bords latéraux (7, 8) contenus dans deux premiers plans (P1, P2) verticaux perpendiculaires entre eux et, à partir du pavillon, par deux bords transversaux (3 et 4) contenus dans -deux plans verticaux (P3, P4) perpendiculaires entre eux et respectivement avec les plans contenant les bords latéraux, caractérisé en ce qu'il est constitué par - un pied-droit (5) prolongé par une amorce de pavillon (9) s'infléchissant et qui est délimité par un bord de tête (10) orthogonal à une ligne courbe (L) bissectrice de l'ouverture angulaire de l'amorce de pavillon, - deux demi-pavillons (11, 12) indépendants, symétriques par rapport à la ligne courbe bissectrice et comportant chacun un bord rectiligne (13, 14) correspondant à la ligne courbe bissectrice et une base (19, 20) d'appui sur le bord de tête, - des moyens de liaison par emboitement (M1) entre chacune des bases d'appui et le bord de tête, - et des tirants (32) traversant des passages coaxiaux (31) ménagés dans l'épaisseur des deux demi-pavillons, perpendiculairement aux plans des bords rectilignes bissecteurs. 2 - Elément préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque demi-pavillon (11, 12) comporte dans son épaisseur un passage (40) parallèle au bord rectiligne bissecteur (13 ou 14) et s'étendant entre le bord latéral (15 ou 16) et le bord transversal (17 ou 18) pour coincider au niveau de ce dernier avec un passage (30) perpendiculaire au bord rectiligne bissecteur. 3 - Elément préfabriqué selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque demi-pavillon comporte, dans son épaisseur, un passage (46) ménagé, perpendiculairement au bord transversal, entre ce dernier au niveau duquel il s'ouvre et un logement borgne ouvert (47) à partir de la face supérieure, chaque passage étant réservé au montage d'un tirant (45) d'assemblage avec le pavillon d'un élément préfabriqué adjacent. 4 - Elément préfabriqué selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les passages débouchent dans des puits (31, 41) s'ouvrant dans les bords des demi-pavillons et possèdent une section de passage au moins égale au double de celle des tirants. 5 - Elément préfabriqué selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les passages possèdent une section utile au moins égale au double de celle des tirants. 6 - Elément préfabriqué selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les demi-pavillons comportent des moyens de liaison par emboîtement (M1) entre leurs bords rectilignes bissecteurs des pavillons. 7 - Elément préfabriqué selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de liaison par emboitement (M1) comprennent des demi-fourreaux encastrés (27) et des pions ou goujons (28). 8 - Elément préfabriqué selon les revendications 1 à 3 et 4, caractérisé en ce que chaque demi-pavillon est délimité par un bord extrême en découpe rentrante (21 ou 22) entre le bord transversal (17 ou 18) et le bord rectiligne bissecteur (13 ou 14). 9 - Bâtiment constitué par l'association d'au moins deux éléments préfabriqués selon l'une des revendications 1 à 7 assemblés par l'intermédiaire d'au moins un tirant, de telle sorte que les demi-pavillons côte à côte soient assemblés par leurs côtés transversaux se correspondant. 10 - Bâtiment selon la revendication 8, caractérisé en ce que les découpes rentrantes des bords extérieurs des demi-pavillons définissent une ouverture fermée par une clé de voûte emboîtée (60).