Brevet FR2617883A1 — publié le 19890113

t, "Structure modulaire autoporteuse de bâtiment" La présente invention concerne une structure modulaire autoporteuse de )atiment comportant un, deux ou trois niveaux; elle concerne plus particulièrement les bâtiments d'habitation modulaire et agrandissable, ou des constructions de etites tailles à divers usages (école etc...). Les bâtiments préfabriqués existant actuellement présentent un certain lombre d'inconvénients. Même lorsqu'ils se présentent sous forme d'ensembles prêts monter (kits) par une personne non spécialisée dans le bâtiment, la réalisation les bâtiments est difficile car les différents éléments ont des poids et des volumes mportants si bien que leur manutention pose des problèmes et exige une main l'oeuvre relativement nombreuse, si bien que- l'on n'est pas encore parvenu à ournir des constructions, des maisons individuelles par exemple préfabriquées qui wuissent être construites facilement par une personne non spécialisée dans les nétiers du bâtiment. Par ailleurs, il est souhaitable de réaliser une construction modulaire le telle sorte que ses éléments constitutifs soient réduits à un très petit nombre. La présente invention a donc pour objet une structure modulaire utoporteuse de bâtiment qui peut être réalisée facilement par une personne non pécialisée sans problème de manutention. La structure modulaire selon l'invention est notamment remarquable en e qu'elle est constituée de colonnes verticales fixées sur une fondation de manière quidistante de façon à constituer le périmètre du bâtiment, de poutres de )ngueur égale à la distance séparant deux colonnes voisines et assemblées les unes vec les autres de manière à constituer des réseaux plans de triangles, chaque seau étant fixé sur lesdites colonnes avec une pente ou en continuité avec le plan es colonnes, et de traverses horizontales fixées sur les poutres de manière à Dnstituer une structure de plancher. Avantageusement, le module de base est un arré de 2,4 m par exemple de côté si bien que les poutres auront une longueur pproximativement égale à 2,4 m et pourront donc être facilement manipulées par ne seule personne. La présente invention permet de réaliser une structure métallique Jtoporteuse modulaire, ce qui permet de construire des habitations suivant un plan jelconque respectant le module. Selon une autre caractéristique de l'invention, les colonnes verticales, s poutres et les traverses sont constituées par des fers en I et sont raccordées itre elles au moyen de pièces de liaison fixées par boulonnage sur la barre mntrale des fers en I. Avantageusement, les pièces de liaison sont constituées par s barres plates coudées comportant des boulons à une de leurs extrémités et des ous en correspondance à l'autre extrémité. Selon encore une autre caractéristique : l'invention, à chaque noeud du réseau précité, on prévoit une pièce de fermeture instituée de deux plaques disposées de part et d'autre dudit noeud et fixées l'une r l'autre, chaque pièce comportant deux ailes parallèles de fixation sur sa face ctérieure. Avantageusement, les traverses précitées sont fixées à leurs extrémités r une branche de pièces de raccordements constituées par des plaques en forme L dont l'autre branche est fixée sur lesdistes ailes de fixation. 26 1 78'83 -2 - D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés sur lesquels: * la figure I représente en coupe une partie d'une structure modulaire autoporteuse selon l'invention, * les figures 2, 3 et 4 représentent respectivement une colonne, une poutre et une traverse, * les figures 5 et 6 représentent en façade et en plan un exemple de structure réalisé conformément à la présente invention (en cas de mur pignons), * la figure 7 représente en axonométrie un exemple d'habitation pouvant être réalisée conformément à la présente invention, * les figures 8, 9, 13 et 10, Il, 12 représentent respectivement deux pièces de fixation des poutres du réseau sur les colonnes. Suivant le même principe technique d'autres éléments de liaisons correspondent aux différents cas et positions de liaisons, * la figure 14 est une vue explicative, montrant différents cas d'éléments de liaison, * la figure 15 représente un noeud du réseau de poutre, * la figure 16 montre en détail la fixation d'une traverse sur une pièce de fermeture à l'aide de l'élément de transition en L, dans l'exemple cité, * les figures 17 et 18 représentent une des deux plaques constituant une pièce de fermeture, * les figures (19 et 20) et (21 et 22) représentent respectivement deux pièces de liaison de poutres entre elles. Comme on peut le voir en particulier sur les figures 1, 5 et 6, la structure modulaire autoporteuse conforme à la présente invention est constituée de trois éléments de base qui sont assemblés les uns avec les autres. Les premiers éléments sont des colonnes verticales I qui sont fixées sur une fondation 2, combinée par exemple avec une semelle en béton armé, et qui sont disposées de manière équidistante sur tout le pourtour du bâtiment à réaliser. La distance séparant deux colonnes voisines correspond à la longueur du côté d'un module de base qui, dans l'exemple représenté, est un carré de 2,4 m de côté. Les deuxièmes éléments constitutifs de l'ossature selon la présente invention, sont des poutres dont la longueur correspond à la longueur du côté du module, c'est-à-dire 2,4 m dans l'exemple cité; ces poutres sont assemblées entre elles, comme on peut le voir en particulier sur les figures 5 et 6, de manière à constituer un réseau plan de triangles; ces réseaux plans constituent des parois inclinées ou verticales qui sont fixées sur les poteaux 1 avec une pente ou en plan vertical. Les figures 5 et 6 illustrent une structure en plan et en façade (d'une structure verticale) qui peut être réalisée de cette manière. Lorsque la structure complète du bâtiment est réalisée, elle est habillée et on peut par exemple réaliser une habitation du type de celle représentée à la figure 7 (exemple avec pente 4 versants à 60 ). 2 6 1 7 8 8 3 - 3- Comme on peut le voir en particulier sur la figure 1, la structure autoporteuse selon l'invention comporte un troisième élément, à - savoir des traverses 4 qui viennent se fixer avec des poutres 3 sur certaines des poutres horizontales et sur les pièces de fermeture; ces traverses sont horizontales et servent à réaliser un plancher. Les figures 3 et 4 représentent respectivement une Doutre et une traverse. Selon le mode de réalisation de l'invention, les différents éléments :onstitutifs, à savoir les colonnes, les poutres et les traverses sont réalisées en fer an I et l'assemblage de ces divers éléments est réalisé au moyen de pièces J'assemblage qui viennent se fixer par boulonnage sur les barres desdites pièces sn I. Avantageusement, les poutres ne font pas exactement la longueur -nodulaire de 2,4 m suivant l'exemple mais leur longueur n'est que de 2,2 m, les outres étant prolongées de part et d'autre, par les pièces de fixation sur les :olonnes ou sur les poutres voisines de manière à réaliser des triangles équilatéraux de 2,4 m de côté dans l'exemple. Sur les figures 8 à 13, on a représenté quelques pièces de liaison qui ervent à la fixation des poutres 3 sur les colonnes 1 en cas d'inclinaison de 60 . La )ièce 5 qui est représentée sur les figures 8 et 9 comporte une plaque horizontale 6 lu-dessous de laquelle sont fixées deux plaques parallèles 7 qui viennent se placer Je part et d'autre de la barre du I constituant la colonne et y sont fixées par oulonnage. D'autre part, deux ensembles de plaques parallèles 8 disposées à 60 , ervent à la fixation sur l'extrémité de poutres dont les barres du fer en I engagent entre les deux pièces 8. Comme on peut le voir sur la figure 9, ces deux aires de plaques 8 sont également inclinées à 60 de manière à obtenir la pente lu réseau constituée par les poutres. Ces plaques suivront le plan du réseau. La pièce 5 représentée sur les figures 8, 9 et 13 est destinée à la ixation de poutres sur une colonne intermédiaire telle que la colonne 9 eprésentée sur la figure 14. Les figures 10 à 12 illustrent une pièce de liaison lestinée à la fixation sur une colonne d'angle telle que la colonne 11 de la igure 14. Enfin, d'autres pièces, suivant le même principe, seront destinées selon e cas, à la fixation de poutre sur une colonne de coin telle que celle désignée. en 2 sur la figure 14 ou d'autre cas, notamment le cas des plans réseaux verticaux. La figure 15 représente en vue de dessus un noeud du réseau constitué bar les poutres 3; on y voit les pièces de liaison 21 qui sont constituées par des laques coudées (à 60 ) qui viennent se fixer par boulonnage (sur les barres de fer n 1) constituant les poutres 3. Une telle pièce de liaison est représentée sur les igures 19 et 20 et on voit qu'elle comporte sur une de ses branches des boulons de ixation 22 et sur son autre branche des trous 23 disposés de manière correspondan- e. De cette manière, on obtient des pièces de liaison de type hermaphrodite qui euvent s'assembler les unes avec les autres. La figure 21 représente une autre pièce de liaison coudée à 90 qui eut par exemple être utilisée pour l'assemblage des traverses constituant le lancher. Sur la figure 15 et également sur la figure 16 qui représente un noeud u réseau vu de profil, on voit que l'espace libre subsistant entre les pièces de aison 21 est fermé par une pièce de fermeture 25 qui est en fait constituée de eux plaques 26 et 27 qui sont semblables. Une de ces plaques est représentée sur as figures 17 et 18 et on peut voir qu'elle comporte sur sa face extérieure des -4 - ailes parallèles de fixation 28 ainsi que des boulons filetés 29 et sur ses faces intérieures et extérieures, un boulon fileté 29. Cette plaque 26 est de forme généralement rectangulaire de manière à recouvrir l'espace libre du noeud du réseau et elle s'assemble avec une deuxième plaque 27, les deux plaques 26 et 27 étant disposées de part et d'autre des pièces de liaison 21 sur lesquelles elles sont serrées. La figure 16 illustre le dispositif de fixation des traverses 4 sur les poutres 3 et sur la pièce de fermeture. Cette fixation est réalisée au moyen des ailes parallèles de fixation 28 de la pièce de fermeture 25 par l'intermédiaire de deux plaques 31 en forme de L. Une première extrémité de la plaque en L 31 est fixée sur les ailes de fixation 28 et l'extrémité de la deuxième barre horizontale 32 de la plaque 31 est fixée sur l'extrémité de la traverse ou la poutre 4, les deux plaques en L étant fixées par vissage de part et d'autre (de la barre du fer en 1) constituant la poutre 4. Comme on peut le voir sur la figure 2, la colonne I comporte une plaque horizontale 34 à son extrémité inférieure et cette plaque présente des trous 35 qui servent à sa fixation sur la fondation en béton 2;-selon un autre mode de réalisation, l'extrémité inférieure de la colonne I est noyée dans la fondation 2 en vue de sa fixation. La poutre 3 qui est représentée dans la figure 3 comporte à des distances égales, sur l'une de ses barres transversales (3 * 2) ailes parallèles de fixation 36 et sur l'autre barre transversale, de l'autre côté de la poutre, trois boulons filetés 37. Ces éléments servent à la fixation éventuelle de divers éléments d'extansion ou de finissage. On retrouve sur la figure I une partie des éléments constitutifs de la' structure modulaire autoporteuse selon l'invention. Avantageusement, la hauteur utile des colonnes I suivra le besoin architectural de la construction et les traverses du plancher du premier niveau sont fixées aux niveaux des noeuds du réseau, le premier étage au premier niveau, le deuxième étage au deuxième. La longueur de la branche verticale des plaques de fixation (en L) est variable entre 0 et 80 cm, selon les. besoins architecturaux, de telle sorte que les traverses 4 constituant la structure du plancher se trouvent à la hauteur souhaitée de la fondation 2 ou du premier étage. On voit également sur la figure I que la structure selon l'invention peut être revêtue de plaques d'habillage et de finition 41 et 42 de manière à réaliser une habitation telle que celle représentée sur la figure 7. Par exemple 3 câbles/2,4 m, fixés sur les plans réseaux à l'aide des boulons constitueront le support de remplissage des plans réseaux des triangles de 2,4 m. On voit que l'invention permet de réaliser une structure autoporteuse modulaire dont la réalisation est très aisée et peut être faite par une personne non spécialisée. La structure modulaire permet de réaliser tout plan de construction désiré ayant un module carré. La structure selon l'invention peut être utilisée sur des constructions existantes; par ailleurs, une habitation réalisée avec une telle structure autoporteuse modulaire peut être facilement agrandie si on le désire ayant un module carré. La structure selon l'invention permet de réaliser des maisons d'habitation à chauffage solaire. La structure selon l'invention permet d'obtenir un espacé interne libre et permet la réalisation de maisons agrandissables. Enfin, la construction selon l'invention, permet de réaliser toute construction à deux étages maximum pour des utilisations diverses. REVENDICATIONS l) Structure modulaire autoporteuse de bâtiment comportant au moins un niveau, tel qu'un bâtiment d'habitation, caractérisée en ce qu'elle est constituée de colonnes verticales (1) fixées sur une fondation (2) de manière équidistante de façon à constituer le périmètre du bâtiment, de poutres (3) assemblées les unes aux autres de manière à constituer des réseaux plans de triangles, chaque réseau étant fixé sur lesdites colonnes (1) et de traverses (4) horizontales fixées sur les poutres (3) et les pièces de couverture du noeud de.manière à constituer une structure de plancher. 2) Structure modulaire autoporteuse selon la revendication 1, caractérise en ce que les colonnes verticales (1), les poutres (3) et les traverses (4) sont constituées par des fers en 1, et sont raccordées entre elles au moyen de pièces de liaison fixées par boulonnage, sur la barre centrale des fers en I. 3) Structure modulaire autoporteuse selon la revendication 2, caractérise en ce que les pièces de liaison (21) sont constituées par des barres coudées comportant des boulons (22) à une de leurs extrémités et des trous (23) en correspondance à l'autre extrémité. 4) Structure modulaire autoporteuse selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé: en ce que les colonnes (1) sont fixées par vissage dans la fondation (2). ) Structure modulaire autoporteuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée-en ce que les extrémités inférieures des colonnes (1) sont noyées dans la semelle (2). 6) Structure modulaire autoporteuse selon l'une quelconque des revendications I à , caractéris& en ce que, à chaque noeud de réseau, on prévoit une pièce de fermeture (25) constituée de deux plaques (26 et 27) disposées de part et d'autre dudit noeud et fixées l'une sur l'autre, chaque plaque comportant des ailes parallèles de fixation (28) sur sa face extérieure. 7) Structure modulaire autoporteuse selon la revendication 6, caractérisé. en ce que les traverses (4) sont fixées à leurs extrémités sur une branche de pièce de raccordement constituée par des plaques (31) en forme de L dont l'autre branche est fixée sur lesdites ailes de fixation (28). 8) Structure modulaire autoporteuse selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractériséeen ce que le module de base correspond à un carré, la distance séparant deux poteaux (1) voisins et la longueur des poutres (3) étant égales à cette valeur. 9) Structure modulaire autoporteuse selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractéris&en ce que la hauteur des colonnes (1) est de 20 à 250 cm. -7- ) Structure modulaire autoporteuse selon la revendication 8, caractérisé en ce que les poutres (3) ont une longueur effective de (L = distance entre les axes diminuée (de 20 cm) et sont prolongées de part et d'autre, par des pièces de liaison (21). 1) Structure modulaire autoporteuse selon la revendication 2, caractéris& en ce que les poutres (3) comportent à distances égales du centre, sur l'une des barres transversales du fer en 1, des ailes parallèles (36) de fixation et, sur l'autre barre transversale du fer en 1, des boulons (37) qui servent de supports de fixations.