Brevet FR2598447A1 — publié le 19871113

Structure porteuse Légère perfectionnée pour bâtiments divers, notamment à usage d'habitation. La présente invention concerne une structure porteuse Légère perfectionnée pour des bâtiments divers, notamment à usage d'habitation, d'activités collectives, d'écoles ou autres. Généralement, Les murs de la structure comportent une ossature autoporteuse Légère, de préférence en bois mais pouvant etre aussi en n'importe quel autre matériau : alliage métallique, matière plastique ou autre. Cette ossature est constituée par des poteaux entre lesquels un contreventement est mis en place. Elle reçoit avec une couche isolante (laine de verre, de roche, mousse synthétique ...) intégrée dans son épaisseur ou posée en applique. Sur ce complexe qui peut également comporter une lame d'air ventilée, un pare-vapeur, un pare-pluie ... sont fixés un parement intérieur et un parement extérieur qui peuvent être de n'importe quel type. Cette construction légère présente ae nombreux avantages dont notamment la rapidité du montage et la modicité relative du coût. Par contre, les performances sont très médiocres dans les domaines thermique, acoustique et de résistance au feu. La construction lourde est plus coûteuse et longue à mettre en oeuvre sur le terrain. Mais elle présente une inertie thermique importante particulièrement adaptée au confort de L'habitant. Cependant, en raison de la déperdition de chaleur vers L'extérieur du bâtiment, la consommation d'énergie principalement pour chauffer et éventuellement pour climatiser est relativement importante. Pour économiser l'énergie consommée dans les bâtiments existants, une couche isolante est appliquée. Dans de nombreux cas, elle l'est à l'intérieur, ce qui fait perdre le bénéfice de l'effet d'accumulation thermique par la masse de la construction. Dans d'autres cas non généralisés en raison du coût plus élevé de l'opération, la couche isolante est appliquée à l'extérieur. Le confort thermique reste alors assuré et des économies d'énergie appréciables sont constatées. Par contre, après isolation, il faut reconstituer la façade et le coût s'en trouve accru dans des proportions importantes. La présente invention vise à perfectionner les structures Légères pour qu'elles conservent leurs avantages propres (légèreté de leurs éléments constitutifs grâce à laquelle ils sont manipulables à bras d'homme et facilement montables, courte durée de L'édification du bâtiment, prix de revient modéré) et acquièrent celui particulièrement intéressant de certaines constructions lourdes (accumulation thermique et isolation extérieure grâce auxquelles le confort de L'habitat est accru et la consommation d'énergie limitée). Dans ce but, la structure comprend, comme les structures légères connues, une ossature autoporteuse Légère recevant une couche isolante et recouverte de parements intérieur et extérieur. Conformément à l'invention, l'ossature est exempte de contreventements internes et délimite des puits à descente directe jusqu'en bas, accessibles par le haut et fermés sur les côtés par des panneaux ; la couche isolante est interposée entre le parement extérieur et le panneau extérieur ; et un matériau à volant thermique élevé, coulable et de préférence à prise rapide, est versé dans les puits après édification du bâtiment pour remplir, ces puits et constituer un accumulateur thermique, lequel assure en même temps une amélioration du confort acoustique et résiste aux sollicitations mécaniques du bâtiment, les panneaux résistant sans déformation notable à la poussée hydrostatique du matériau coulé avant prise. Selon une caractéristique importante de l'invention, le matériau coulable constituant l'accumulateur thermique est un mortier ou un béton à prise rapide, gâché en milieu dit sec c'est-a-dire pratiquement avec très peu d'eau. Suivant une forme de réalisation particulièrement intéressante, l'ossature comporte des montants régulièrement espacés sur les chants desquels sont fixés, de préférence par clouage, Les panneaux intérieur et extérieur. Entre deux montants consécutifs de l'ossature, les panneaux intérieur et extérieur sont entretoisés par des plots fixés à ceux-ci, de préférence par clouage, les plots étant disposés en alignement vertical et ayant une section n'interrompant pas l'écoulement vers le bas du matériau, section qui peut être circulaire, carrée ou rectangulaire à côtés inclinés Des avantages supplémentaires en découlent. La quantité de matériau de base, dans le cas ou l'ossature est en bois, se trouve réduite sans que cela nuise à la solidité des éléments à transporter, manipuler et monter, ni à la rigidité de la structure légère. Dès lors, des économies sont possibles sur le coût de la construction. En Outre, après coulée du matériau de remplissage, la résistance du bâtiment est comparable å celle d'une structure lourde, ce matériau remplaçant avantageusement les contreventements, ledit matériau associé à l'isolation extérieure assure un confort thermique remarquable ; une résistance au feu excellente et un confort acoustique de grande qualité. De plus, le clouage et le scellement d'éléments accessoires après que l'édification et le remplissage aient été accomplis sont autorisés, alors que cela n'est pas le cas pour les structures légères qui nécessitent la mise en oeuvre de moyens de fixations spéciaux et en certains endroits privilégiés seulement. Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention et des variantes sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, sur le dessin annexé. Sur ce dessin : - la figure 1 est une coupe verticale d'un mur de façade d'une structure porteuse légère perfectionnée selon l'invention, - la figure 2 est une coupe horizontale prise suivant la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une perspective schématique illustrant une première forme de réalisation des caissons constituant la structure précitée, - les figures 4 à 6 sont des vues anatogues à la figure 3 illustrant des variantes. Ainsi que cela ressort clairement des figures 1 à 3, ta structure comprend une ossature porteuse constituée par des caissons 1 destinés à être montés côte à côte pour former un mur. La construction représentée est en bois et ta description qui suit s'y préfère. Cependant, il est bien évident que cette construction peut être en tout autre matériau approprié, métaLLique, plastique Chaque caisson 1 comporte une semelle 2 et deux montants marginaux 3, 4, sur les chants desquels sont fixés, de préférence par clouage, des panneaux intérieur 5 et extérieur 6 qui peuvent être en contreplaqué, en aggloméré de particuLes ou autres. Les caissons sont en outre équipés de planches 7 délimitant sur le panneau extérieur 6 des Logements dans lesqueLs est disposée une couche isolante 8, en Laine de verre ou minérale, en mousse synthétique ... Contre le panneau extérieur 6 peut être fixe un pare-vapeur 9 et contre la couche isolante 8 sur le chant des planches 7, un pare-pluie 10. Par ailleurs, Les planches 7 reçoivent en finition, directement sur leurs chants ou par L'intermédiaire de liteaux horizontaux 11, un parement extérieur 12 qui peut être de n'importe quel type adapté au style de construction choisi (briques, ardoises, clins en bois ...). Enfin, un parement intérieur 13, en placoplâtre par exemple, peut être fixé contre le panneau intérieur 5 des caissons. Dans cette organisation sandwich, on retrouve Les composants habituels, aux différences près - que les éléments porteurs à montants 3, 4 ne sont pas contreventés mais reliés par des panneaux 5, 6 ce qui Leur confère la forme de caissons 1 fermés sauf en haut, - que la couche isolante 8 est posée en applique extérieure sur ces caissons 1. IL est important de remarquer que chaque caisson 1 forme un puits 14 accessible par le haut puisque ledit caisson est ouvert au sommet. Suivant l'invention, un matériau à volant thermique élevé, coulable et à prise rapide, est destiné à être coulé dans les puits délimités dans le mur monté comme indiqué dans ce qui précède. Après prise, ce matériau constitue une masse solide 15 si tuée du côté intérieur de la construction et formant un accumulateur de chaleur qui échange avec l'habitation, mais ne peut pratiquement pas le faire avec l'extérieur en raison de la présence de la couche isolante 8. En outre, ce matériau résiste mieux que le contreventement habituel aux sollicitations mécaniques du bâtiment. Il assure un confort acoustique nettement supérieur à celui des constructions légères. Le matériau coulable doit être relativement fluide pour bien remplir les puits 14 jusqu'au fond ; il doit ne pas mouiller afin de ne pas ramollir les panneaux 5, 6 formant coffrage ; il doit prendre rapidement pour que l'effet déformateur de la pression hydrostatique soit limité dans Le temps. Bien entendu, il faut que chaque caisson 1 résiste parfaitement à ladite pression hydrostatique et que par conséquent, les panneaux 5, 6 ne se déforment pas de façon sensible pour que le parement intérieur 13 soit parfaitement plan. Plusieurs formes de réalisation des caissons 1 permettant d'obtenir La rigidité requise sont illustrées par les figures 3 à 5. Quelle que soit la forme de réalisation choisie, les montants 3, 4 sont écartés d'une distance modulaire classique "d", telle que sous l'effet de la pression hydrostatique du matériau coulé, les panneaux 5, 6 se déformeraient si un entretoisement intermédiaire n'était prévu. Suivant la première forme de réalisation illustrée par la figure 3, les panneaux 5, 6 sont entretoisés par un alignement vertical de plots cylindriques 16, cet alignement étant situé paraLlèlement et à mi-distance d/2 des montants 3, 4. De préférence, les panneaux sont fixés sur ces plots au moyen de clous enfoncés en biais. IL est clair alors que Le matériau versé par le haut dans le puits 14 de chaque caisson 1 (figure 3) s'écoule jusqu'en bas sans former de ponts et de poches au franchissement des plots 16. Suivant la deuxième forme de réalisation représentée sur la figure 4, un alignement de plots d'entretoisement 17 est également prévu, mais dans ce cas, chaque plot 17 présente une forme parallélépipédique à base carrée ou rectangulaire dont les faces contiguës sont inclinées symétriquement par rapport au plan vertical de l'alignement. Dès lors, comme les plots 16, les plots 17 ne s'opposent pas à l'écoulement par gravité du matériau et n'engendrent aucune rétention. Pour mieux éviter encore la déformation des panneaux 5, 6 lors du remplissage de chaque caisson 1, les plots 16, 17 peuvent être répartis suivant deux ou plusieurs alignements plus rapprochés ou en quinconce. Suivant la troisième forme de réalisation illustrée par la figure 5, chaque alignement de plots est remplacé par un montant intermédiaire 18 relié, de préférence par clouage incliné, avec Les panneaux 5, 6. Le matériau coulé dans les puits 14 peut avantageusement être constitué par un mortier ou un béton à prise rapide, gâché en milieu dit sec, c'est-à-dire pratiquement avec très peu d'eau. Quelques exemples sont donnés ci-après. Le matériau peut être : 10) - un mortier ou un béton classique résultant du malaxage des agrégats, du ciment et de l'eau avec un adjuvant connu sous le nom de Melment-Plast CRD 16 et commercialisé par la Société Technique Béton S.A. ; ce produit intervient comme plastifiant, fluidifiant et accélérateur de durcissement ; il permet de réduire de 30X le volume d'eau de gâchage. 20) - un mortier ou un béton à base de résine polyester connue sous le nom de Stratyl et commercialisée par Rhône-Poulenc Polymères. Le mortier peut comporter 10% de résine stratyl, 26% de carbonate de chaux, 32% de sable de granulométrie comprise entre 1,5 et 2 mm et 32% de sable de granulométrie comprise entre 0,7 et 1,2 mm, le mélange étant additionné d'un accélérateur de prise et d'un catalyseur. Le béton peut comporter 10% de résine stratyl, 15% de carbonate de chaux, 25% de granulats de O à 3 mm, 25% de granulats de 3 à 8 mm et 25% de granulats de 8 à 12 mm, le mélange étant additionné d'un accélérateur de prise et d'un catalyseur. 30) - Un autre mortier ou béton à base de résine polyester insaturée connue sous le nom de Norsodyne et commercialisée par CDF Chimie sous le sigle de S 2010V ou I 9250C. La résine est dosée à 5% du volume de la charge et mélangée à des agrégats (sable et éventuellement gravillons, cailloux) en présence d'un accélérateur de prise et d'un catalyseur de cette Société. 40) - Un mortier ou béton de polymère avec ciment (PCC). Les agrégats sont mélangés à un ciment avec de l'eau et des produits commercialisés par Teroson S.A. sous les noms de Syncrete, Syncol et Fastocrète. Ces produits sont un catalyseur Syncréte, une émulsion à base de Syncol ou de Syncrete injection A et un accélarateur de prise Fastocrête. Ces quelques exemples montrent que le matériau coulé ne comporte que pas ou peu d'eau de gâchage (milieu sec), que la prise est rapide - ce qui atténue les effets de la pression hydrostatique - et qu'il présente une grande résistance au feu. Par ailleurs, il peut être avantageux pour accroître l'inertie thermique du matériau accumulateur, d'incorporer à celui-ci lors du mélange de ses composants, une charge métallique divisée telle que de la limaille d'acier, des billes de plomb Dans certains cas, il peut être intéressant d'utiliser comme matériau de remplissage 15 un mortier ou béton plus fluide et à prise relativement lente. Il faut alors renforcer L'entretoisement des panneaux 5 et 6 et il est alors avantageux d'utiliser, comme le montre la figure 6, des goujons de solidarisation 19. Comme précédemmentl les goujons sont disposés suivant des alignements verticaux et, de préférence, en quinconce d'un alignement au suivant. Bien entendu et cela est également vaLabLe pour les plots 16, 17, les goujons 19 sont plus proches les uns des autres en bas des caissons qu'en haut et leur écartement varie en correspondance avec La pression hydrostatique. Dès lors, les goujons en quinconce se répartissent suivant des Lignes courbes pLus pentues en haut qu'en bas. Lorsque le matériau 15 est consolidé, Les brides, écrous ou autres arrêtoirs qui assurent la liai son entre les goujons et les panneaux peuvent être déposés et Les goujons restent alors noyés dans te matériau, au bénéfice de la masse. REVENDICATIONS 1.- Structure porteuse Légère perfectionnée pour bâtiments divers, notamment à usage d'habitation, cette structure comprenant une ossature autoporteuse légère (2 à 4) reçevant une couche isolante (8) et recouverte de parements intérieur (13) et extérieur (12), caractérisée en ce que :: - l'ossature (2 à 4) est exempte de contreventements internes et délimite des puits (14) à descente directe jusqu'en bas, accessibles par le haut et fermés sur les côtés par des panneaux (5, 6), - la couche isolante (8) est interposée entre le parement extérieur (12) et le panneau extérieur (6), - et un matériau (15) à volant thermique élevé, coulable et de préférence à prise rapide, est versé dans les puits après édification du bâtiment pour remplir ces puits et constituer un un accumulateur thermique, lequel assure en même temps une amélioration du confort acoustique et résiste aux sollicitations mécaniques du bâtiment, les panneaux résistant sans déformation notable à la poussée hydrostatique du matériau coulé avant prise. 2.- Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau coulable (15) constituant l'accumulateur thermique est un mortier ou un béton à prise rapide, gâché en milieu dit sec, c'est-à-dire pratiquement avec très peu d'eau. 3.- Structure selon la revendication 2, caractérisée en ce que le mortier ou béton contient une charge métallique divisée. 4.- Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caratérisée en ce que l'ossature comporte des montants (3, 4; 18) régulièrement espacés sur les chants desquels sont fixés, de préférence par clouage, les panneaux intérieur (5) et extérieur (6). 5.- Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'entre deux montants consécutifs (3, 4) de l'ossature, les panneaux intérieur (5) et extérieur (6) sont entretoisés par des plots (16 ; 17) fixés à ceux-ci, de préférence par clouage, les plots étant disposés en alignement vertical et ayant une section n'interrompant pas L'écouLement vers le bas du matériau, section qui peut être circulaire, carrée ou rectangulaire à côtés inclinés... 6.- Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'entre deux montants consécutifs (3, 4) de L'ossature, les panneaux intérieur (5) et extérieur (6) sont reliés par des goujons de solidarisation (19) ,formant tirants et disposés suivant des alignements verticaux. 7.- Structure selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les plots (16 ; 17) ou goujons (19) sont répartis en quinconce d'un alignement au suivant. 8.- Structure selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les plots (1 ; 17) ou goujons (19) d'un même alignement sont plus proches les uns des autres en bas qu'en haut et leur répartition est établie en correspondance avec La variation de la pression hydrostatique du matériau (15) Lorsqu'il est fluide.