Brevet FR2634238A1 — publié le 19900119

Eléments de construction Préfabriqués et procédé pour la réalisation économique de mur isotherme. La présente invention concerne des éléments de construction préfabriqués, éléments isolants et éléments de parlement, et s'étend à un procédé industriel nouveau de construction de bâtiments à partir de tels éléments ; elle s'applique dans tous les cas ou l'on désire obtenir des constructions économiques bénéficiant d'une excellente isolation thermique et phonique. Le principe des blocs à bancher isolants pour la réalisation de murs est bien connu. Toutefois, ces éléments à bancher isolants avec modules de parement sur les deux faces présentent des inconvénients - un côut de fabrication relativement élevé de ces éléments dû à l'association de deux matériaux de mise en oeuvre différente. - un transport et une manutention délicats provenant de la fragilité de ces éléments du fait des deux matériaux de densité et de résistance différentes. - une résistance des murs obtenus faible du fait que les appuis mécaniques sont répartis en trois portées sur la largeur du mur. - la cohésion des modules de parement sur les deux faces est faible ou très onéreuse en main d'oeuvre. - les deux parois isolantes réalisées comportent de nombreux raccordements préjudiciables pour une bonne qualité d'isolation.- - plusieurs éléments différents sont nécessaires pour réaliser les angles et les cadres de porte et de fenêtre. - le raccordement avec des éléments préfabriqués pour réaliser les cadres de porte et de fenêtre est délicat, du fait de la faible largeur du module de parement. - l'isolation sans pont thermique et la mise en oeuvre du mur au niveau des dalles et des cadres de porte et de fenêtre n'est pas résolu. Aussi, la présente invention se propose de fournir deux éléments de construction perfectionnés d'une grande simplicité structurelle, qui cumulent les qualités essentielles : - construction très économique du fait que le procédé utilise que deux éléments de base avec une main d'oeuvre réduite en heures et spécialisation, - qualité d'isolation thermique et phonique pouvant satisfaire les plus hautes exigences, absence totale de pont thermique, même au niveau des dalles et des cadres des portes et des fenêtres, - Facilité de pose avec obtention automatique d'un positionnement et auto alignement très précis des éléments ainsi que d'une excellente planéité des murs obtenus, - remarquables qualités de résistance et de cohésion des murs obtenus, - construction de type traditionnel avec aspect fini analogue à celui des murs en blocs traditionnels et accrochage extrémement résistant des crépis externes, - possibilité d'obtenir une isolation soit par l'intérieur, soit par l'extérieur ou mixte avec des murs qui respirent par des alvéoles amémagées dans les éléments de parement situés de part et d'autre de la paroi isolante, - diminution des épaisseurs de mur sans perdre les caractéristiques de résistance et d'isolation, - facilité de raccordement au niveau des dalles et des cadres de porte et de fenetre, - possibilité d'auto construction, de réaliser toutes les architectures et formes de construction,d'utiliser également les mêmes éléments pour les murs enterrés, pour maisons individuelles et collectifs. (Pour faciliter la compréhension, les termes utilisés par la suite, quecela concerne une direction ou une orientation, supposent chaque élément dans la position ou il se trouve lorsqu'il est posé pour réaliser un mur.) Le procédé, objet de l'invention est caractérisé par le fait que le procédé de construction requiert : - un élément isolant central (1) moulé d'un seul tenant en mousse de polystyrène de densité de 30 kgs/m3, de hauteur correspondante a l'e- paisseur de dalle soit 200 mm par exemple et de grande longueur soit 2,50 mètres par exemple. - un élément (2) dit élément de parement est représenté dans une forme préférentielle par un bloc alvéolé en béton, de hauteur sensiblement inférieur à celle de l'élément isolant (1) d'épaisseur de paroi 50 mm et de longueur standard 500 mm. Selon la présente invention, ces éléments présentent, en combinaison, les caractéristiques suivantes a) leur hauteur sensiblement identique correspond à l'épaisseur de dalle, b) la forme profilée de leurs faces respectives en contact, c) leur liaison mécanique est du type:tenons et mortaises,formés sur leurs faces respectives en contact ; en l'exemple ces structures d'embottement sont de section trapézoïdale en saillie ou en creux de forme rectiligne ou en ligne brisée pour la liaison entre les éléments isolants (1), et pour la liaison éléments isolants (1) et éléments de parement (2), ces structures d'emboîtement sont des doubles rainures et tenons qui sont. sur leur longueur de section en forme deWpyramide tronquée à base géométrique." d) leurs poids sont faibIes et rendent la mise en oeuvre facile et sans moyen de manutention. L'élément isolant central (1) rigide, de grande longueur en matière isolante, par exemple mousse de polystyrène expansé sert de guide, de support et d'ancraye aux éléments de parement (2) que l'on dispose de part et d'autre de l'élément isolant central (i), ranyée par rangée. L'élément isolant central (1) comporte - sur l'un des chants latéraux verticaux un tenon, sur l'autre une rainure,tous deux rectilignes et de section trapézoïdale, - sur le chant latéral horizontal, inférieur et supérieur respectivement une rainure et un tenon de section trapezoldale, en forme de ligne brisée de manière à assurer l'aplomb des alvéoles dans la superposition des rangées d'élémentsi,2). - sur les deux faces une forme profilée dans le sens vertical qui sert d'ancrage aux élézits de parement et de coffrage pour les colonnes (1,2) en béton, coulées une fois les éléments / mis en place sur une hauteur d'étaye. Les éléments de parement (2) de petitesdimensionssont préférentiellement constitués par des blocs de coffrage alvéolés en aggloméré de béton et / ou des briquettes alvéolées en terre cuite. Les éléments de parement comportent - une face plane - une face de forme profilée dans le sens vertical qui sert d'ancrage à l'élément isolant central (l) et de coffrage pour les colonnes de renfort. - un évidement vertical sur les chants latéraux verticaux et un évidement vertical situé à mi-longueur de l'élément (2). D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention se dégageront de la description qui suit en référence aux dessins annexés, lesquels en présentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation ; sur Ces dessins qui font partie intégrante de la présente déscription :: - la figure 1 est une vue en perspective des 2 éléments standards conformes à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en perspective, illustrant le mon- tage des éléments (1, 2), - la figure 3 illustre en vue schématique en perspective, une variante de l'élément 1 et le montage des éléments (1, 2), - la figure 4 est une coupe transversale partielle illustrant le raccordement du mur fini avec la dalle , par un plan vertical, - la figure 5 est une coupe transversale partielle illustrant le raccordement du mur fini et du montant de porte ou de fenêtre, par un plan horizontal, - la figure 6 est une coupe transversale partielle illustrant le raccordement du mur fini et des dessus et dessous de fenêtres ou porte, par un plan horizontal, - la figure 7 est une vue schématique avec coupe partielle illustrant un angle du dit mur, en cours de montage par un plan horizontal, - la figure 8 est une vue de dessus, illustrant en détail une structure d'emboitement des deux éléments, - la figure 9 est une vue de face, schématique, illustrant les structures d'emboitement des deux éléments, - la figure 10 est une vue de profil, schématique avec coupe partielle des deux éléments, par un plan vertical, illustrant les structures d'em boitement des deux éléments, - la figure 11 est une vue de dessus, illustrant l'élément de parement standard, - la figure 12 est une vue de dessus, illustrant une variante de l'é-lément de parement pour angle extérieur de mur, - la figure 13 est une vue de dessus, illustrant une variante d'élément de parement standard. L'élément isolant central (1) représenté à titre d'exemple aux figures 7, 8, 9 et 10, s'inscrit dans un parallélépipède rectangle, dont les dimensions données à titre illustratif sont approximativement les suivantes Longueur 2,50 mètres, hauteur 215 mm, épaisseur 200 mm hors tout avec paroi centrale 100 mm. Cet élément (1) est réalisé d'un seul tenant par moulage en mousse de polystyrène expansé de densité comprise entre 25 et 40 kg/m3, en particulier égale à 30 kg/m3 et possède une structure d'emboîtement mâle telle que (lg) s'étendant le long de son chant supérieur, une structure d'emboitement femelle telle que (lh) s'étendant le long de son chant inférieur, une structure d'emboitement mâle telle que (lk) s'étendant le long d'un des chants verticaux et une structure d'emboStement femelle telle que-(lj) s'étendant le long de son autre chant vertical. En exemple, ces structures sont de forme rectiligne sur les chants verticaux et en forme de ligne brisée sur les chants- horizontaux de manière à assurer automatiquement l'aplomb et l'alignement des alvéoles et des éléments de parement (2) dans la superposition des rangées d'éléments (1, 2) ; toutes ces structures sont de section trapézoïdale, en saillie ou en creux, de façon à assurer un positionnement automatique et précis en fin d'emboitement. Cet élément isolant (1) représenté à titre d'exemple à la figure 7, possède sur les deux faces verticales une forme profilée qui comprend 1) des rainures et tenons verticaux (la, lb, lc, Id) pour réaliser la liaison mécanique avec les éléments de parement (2),ces rainures et tenons disposés en opposition vont par paire et sont sur leur longueur, de section tronc de pyramide à base géométrique" 2) des rainures verticales (le) qui, avec la superposition des éléments, forment des parties de coffrage pour la réalisation de colonnes de renfort (5). 3) des rainures verticales (lof) qui, avec la superposition des élé-ments, forment des parties de coffrage pour la réalisation de colonnes de solidarisation (6). Cet élément isolant (1) représenté à titre d'exemple aux figures 7, 8, 9 et 10 se monte à joints serrés, croisés et la grande précision dimensionnelle de celui-ci combinée à la présence de structures d'emboite- ment (la, lb, lc, ld) assure un positionnement et un autoaligmement précis et automatique des éléments de parement (2) ; on obtient de la sorte des murs avec deux faces parfaitement planes et verticales. Comme l'illustre la figure 7, les faces verticales (ie', le") des alvéoles (le) sur les faces profilées servent a) de coffrage pour un matériau de remplissage, b) de guide pour réaliser les coupes (11, 1R') c) de faces de contact pour réaliser un angle à 90 degrés dans l'ex-emple. Les éléments de parement (2) représentés à titre d'exemple aux figures 7, 8, 9 et 10, s'inscrivent dans un parallélépipéde rectange, dont les dimensions données à titre illustratif sont approximativement les suivantes : largeur 500 mm, hauteur 200 mn, épaisseur 100 mm hors touts avec paroi extérieur de 50 mn. Ces éléments (2) sont en l'exemple, constitués par dés plaquettes alvéolées en béton aggloméré qui comportent - une face verticale avec une forme profilée comprenant, des rainures et tenons verticaux (2a, 2b, 2c, 2d) pour réaliser la liaison mécanique avec les éléments isolants (1), ces rainures et tenons disposés en oppo-sition vont par paire et sont sur leur longueur, de section"tronc de pyramide à base géométrique' - une face verticale plane. - deux chants horizontaux lisses. - deux chants latéraux verticaux avec rainure. Ces éléments de parement (2) représentés à titre d'exemple aux figures .11, 12 et 13, possèdent - un évidement (2s) vertical, traversant, situé à mi-longueur pour faciliter la coupe d'un demi-élément et pour réaliser les colonnes de scellement (4) verticales avec une pose des éléments (2) à joints croisés, - des rainures verticales (2r) sur la face plane qui servent à faciliter la coupe des demi-éléments ou des éléments pour réaliser un mur avec un angle, - des rainures verticales (2p) qui servent d'évidement pour limiter le contact avec l'élément isolant (1) et pour faciliter la coupe des demi-éléments de parement (2), - une rainure (2m) de section trapézoïdale sur chacun des deux chants latéraux verticaux, - des chanfreins (2n) verticaux pour éviter, les défauts de coupe sur un demi-élément en vis à vis, - des rainures verticales (2q, en particulier au nombre de 6) qui servent : a) à augmenter la largeur et la résistance des colonnes de renfort (5) et de solidarisation (6) b) à augmenter la cohésion des colonnes (5, 6) avec les éléments de parement (2), c) à faciliter la coupe de ces élements (2) pour réaliser un mur avec un angle. Comme l'illustre les figures 10, 11 et 12, ces éléments de parement (2, 3) fabriqués par moulage, possèdent plusieurs alvéoles borgnes (2t, en particulier au nombre de 8) qui débouchent sur les chants inférieurs des dits éléments et servent - à repérer le sens de montage de ces éléments, - à alléger ces éléments et réaliser deux parois saines, avec "vide d 'air", - à faciliter la coupe de ces éléments pour réaliser un mur avec un angle. L'exemple de la figure 5; représente le raccordement d'un montant préfabriqué de porte ou de fenêtre avec les éléments de parement (2) ; la fixation du dit montant est réalisé par la colonne de scellement (4). L'exemple de la figure 6, représente le raccordement en maçonnerie conventionnelle d'un dessus ou dessous de fenêtre ou porte avec les éléments de parement (2). L'exemple de la figure 4, représente le raccordement des éléments (1, 2) avec la dalle en maçonnerie conventionnelle dite "à hourdis". D'après l'exemple représenté à la figure 12, l'élément de parement d'angle (3) est une variante de l'élément standard (2), fabriqué dans le même moule sur une empreinte alors que les neuf autres empreintes sont pour éléments standards (2). Cet élément d'angle (3) est utilisable pour réaliser les angles extérieurs de murs comme l'illustre la figure 7 ainsi que les tableaux des ouvertures en l'absence de précadres, comme l'illustre la figure 5. Comme l'illustre la figure 12, cet élément de parement d'angle (3) comporte - un chant latéral vertical plan (2w), - des chanfreins verticaux (2n) pour éviter les défauts de coupe sur l'élément en vis à vis, - un évidement vertical (2v) pour réaliser un scellement éventuel de cet élément (3) avec son vis à vis. Ces éléments de parement (2, 3) peuvent être constitués par des briquettes alvéolées ou par des parements en pierre de dimensions comparables. L'exemple de la figure 13, représente une variante d'éléments de parement en béton plein. D'après l'exemple représenté à la figure 8, 9 et 10, la conjugaison des rainures (la, lc, 2b, 2d) et tenons (lb, ld, 2a, 2c) en forme dans le sens de leur longueur de'tronc de pyramide de section géométrique'1 assure lors de sa mise en place,un dégagement de l'élément de parement (2, 3) par rapport à l'élément isolant central (i) et par rapport aux éléments de parement déjà en placettout en garantissant un positionnement automatique et précis en fin d'emboitement.Les éléments de parement (2, 3) sont en appui sur les éléments isolants (1) qui font donc fonction de moyen de support provisoire des éléments de parement (2, 3) par contact des structures d'emboitement réciproques ; la précision dimensionnelle courante de la hauteur des éléments de parement (2, 3) en béton font un jeu de 2 mm, au maximum entre les rangées des dits éléments (2, 3). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précéde, mais en comprend au contraire toutes les variantes ; ainsi les éléments de parement peuvent être réalisés en un autre matériau porteur connu : pierre, matériau à base de plâtre, terre cuite.... La mise en oeuvre est aussi simple que celle des blocs traditionnels. I1 suffit de poser le premier élément isolant (1) ainsi que les premiers éléments de parement (2, 3) sur un lit de mortier suffisamment consistant et de niveau afin de pouvoir règler le bon alignement sur l'ensemble, les rangs suivants sont posés à sec, à joints croisés et serrés. La découpe de l'isolant, si elle est nécessaire, se fait à l'aide d'une scie égorge ; celle des éléments de parement se fait comme traditionnel-lement au marteau ou avec un outil, genre "pince aligator". Les mêmes éléments standards, isolants (1) et de parement (2, 3), permettent de réaliser les angles rentrants et sortants ainsi que les ouvertures de baies. L'arrasée sur le sommet de mur intérieur pour appuyer les éléments préfabriqués de dalle n'est plus nécessaire, éventuellement on peut caler sur le dernier rang pour assurer une mise à niveau parfaite de la dalle. On procède au scellement des éléments de parement en remplissant les alvéoles prévues à cet effet avec un mortier suffisamment fluide sur une hauteur d'étage ou en trois hauteurs. Les dessus de porteset de fenêtres peuvent être réalisés par méthode traditionnelle, béton armé, avec isolation centrale. On peut mettre en place les tuyaux ou gaines dans les alvéoles verticales encore vides. Ensuite, on procède au remplissage des alvéoles prévues à cet effet avec un mortier suffisamment plastique sur une hauteur d'étage pour réaliser les colonnes de solidarisation, côté mur externe et les colonnes de renfort, côté mur interne ; ceci se fait en même temps que la mise en oeuvre de la dalle en respectant les règles de l'art, notamment en matière d'armature. les éléments 1, 2 et 3 conformes å l'invention peuvent être réalisés industriellement sans difficulté particulière. L'élénent isolant central (1) est préfabriqué par moulage en mousse po-lystyrène et la production peut être centralisée, vu les faiblies couts de transport du au poids spécifique de ce produit. Les éléments de parement (2, 3) peuvent être en aggloméré de béton, préfabriqués par moulage et leur production peut être régionale ou départementale. Les éléments de parement (2, 3) ont une fdce verticale plane décorative telle que galets délaves, relief, aspect pierre naturelle etc REENDI CATIONS -1. Eléments de construction préfabriqués, caractérisé par le fait qu'ils éléments de parement (2) de petites dimensions, en matériau traditionnel sur les deux cotés d'un elle ment isolant (1) auto portant, genre polystyrène expansé de grande lon- yueur. 2. Eléments de construction préfabriqués selon la revenditation 1, ta- ractérisé par le fait que a) L'élément isolant (1) est moulé d'un seul tenant en mousse de polystyrène de densité comprise entre 25 Kg/m3 et 40 kg/m , a une hauteur correspondante à l'épaisseur de dalle soit 200 mm ou plus et une lon- sueur de 2,50 mètres ou plus, t) Cet élément isolant (I) est réalisé de façon a posséder une tenue mécanique appropriée pour pouvoir servir d'appui provisoire lors de la superposition des éléments de construction, c) Cet élément isolant (1) comporte sur ses deux chants verticaux une rainure (1j) ou un tenon (1k) s'étalant sur la hauteur, et de section trapézoïdale, d) Les éléments de parement (2) sont constitués par des blocs alvéolés en béton et / ou des briquettes alvéolées en terre cuite, ont une hau teur sensiblement inférieure à celle de l'élément isolant (1) et une lonueur standard soit 500 mm, e) Ces éléments de parements (2) comportent une face verticale plane et deux chants horizontaux plats. ~3. Eléments de construction préfabriqués selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait que les éléments isolants (1) comportent sur leurs deux faces verticales : une forme profilée verticale composée de plusieurs structures d'emboîtement (1a,1b,1c,1d) pour assurer une liai son mécanique avec les éléments de parement (2) et des évidements ver ticaux (le) sur l'une des faces et des évidements verticaux (1f) sur l'autre des faces pour former des coffrages servant a un matériau de remplissage. 4. Elements de construction préfabriqués selon les revendications 1,2 Ou 3, caractérisé pr le fait que les éléments isolants (1) comportent sur leur chant horizontal inférieur une rainure (1h > et sur leur chant horizontal supérieur un tenon (ig) qui s'étalent sur toute leur lon- sueur, en forme de ligne brisée avec une section de forme trapézoiaale. ~5. Eléments de construction préfabriqués selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que les plans (le; 1e") des alvéoles verticales (le) sur les faces profilées servent a) de coffrage pour un matériau de remplissage, b) de guide pour réaliser les coupes (1); Il ), c) de faces de contact pour réaliser un angle. -6. Eléments de construction prefabriqués selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que les éléments de parement (2) comportent sur une face verticale : une forme profilée composée de plusieurs structures d'emboitement (2a, 2b, 2c, 2d) pour assurer la liaison mécanique avec les éléments isolants (1) et des évidements verticaux (2q) servant de coffraye et aussi de précoupe pour ces éléments. ~7. Eléments de construction préfabriqués selon les revendications 1, 2, 3 @ E, caractérisé par le fait que la liaison mécanique entre les élé ments isolants (1) et les éléments de parement (2) est donnée par des structures d'emboîtement formées par une paire de tenons (1b, 1d / élément 1; 2a, 2c / élément 2) et de rainures (la, lc / élément 1 ; 2 b, 2c / élément 2) en forme dans le sens de leur lonyueur, de tronc de pyramide de section géométrique", structures correspondantes formées sur les faces en regard des eléments isolants (1) et des éléments de parement (2), b. tléments de construction préfabriqués selon des revenoications 1, , 6 ou 7, caractérisé par le fait que l'élément de parement (2) comporte deux paires de tenons (2a, 2c) et rainures (2b, 2d) pour assurer le Iraintien d'une moitié d'élément de parement (2, 3) et réaliser une pose à joints croisés. ~9.Eléments de construction préfabriqués selon dès revendications 1, 2 6, 7 ou 8, caractérisé par le fait que les éléments de parement (2) comportent des évidements (2m, 2v) sur leurs deux chants verticaux et un évidement (2s) vertical traversant situé à mi-longueur de l'élément (2) qui superposés forment des évidements verticaux servant de coffrage pour réaliser, avec un matériau de remplissage des colonnes de scellement rendant solidaires les dits éléments de parement (2) poses b sec et à joints croises, ~10.Eléments de construction préfabriqués selon des revendications 1, 2,6, 7 ou 8, caractérisé par le fait que les élements de parement (2) comportent des rainures (2p, 2r) verticales sur leurs deux faces pour faciliter leur coupe afin de réaliser une poce a joints croisés et les angles. ~11. Elements de construction préfabriqués selon # revendications 1, 2, 6, 7 ou 8, caractérisé par le fait que les éléments de parement (2) comportent des dégagements (2n) verticaux permettant d'absorber les défauts d'équerrage provenant de la coupe des éléments de parement (2, 3) en vis 0 vis. ~12.Eléments de construction préfabriqués selon des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments isolants (i) et les éléments de parement (2, 3) forment par leur assemblage des alvéoles verticales (1e, 1f) qui, avec les rangées superposées des élé rents (1, 2), forment des coffrages pour un matériau de remplissage et réalisent ainsi des colonnes de renfort (5) et de solidarisation (6). ~13. Eléments de construction préfabriqués selon # des revendications 1, 2, 3 > 3, 6, 7 ou 8, caractérisé par le fait que les éléments de parement (2, 3) sont en appui sur les éléments isolants (1) par contact des structures d'emboîtement (2a/1a, 1b/2b, 2c/1c, 1d/2d) réciproques. -14. éléments de construction préfabriqués IiL CUCllrL\.L SelOnpgS revencil cations 1, 2, 6, 8, 9, 10 ou 11, caractérisé par le fait que les élé tnents de parement standard (2) sont fabriqués sur neuf empreintes du moule et que les éléments de parement d'angle (3) sont fabriqués sur une empreinte du même moule. ~15. Elérents de construction préfabriqués selon des revendications 1, 2, 6, e, B > 9, 10, Il ou 14, caractérisé par le fait que les éléments de parement (2, 3) ont une face verticale plane décorative telle que ga lets délavés, relief, aspect pierre naturelle etc..... ~16. Procède de construction d'un mur isotherme de batiment à partir d'éléments préfabriqués conformes a l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par une mise en oeuvre consistant - a disposer les éléments de parement (2, 3) sur les deux faces des éléments isolants (1) et ce, à sec, et rangée par rangée, - a procéder au scellement de plusieurs rangées d'éléments de parement (2, 3) superposées en réalisant des colonnes de scellement (4), - b procéder au remplissage des alvéoles verticales pour réaliser des colonnes de renfort (5) et des colonnes de solidarisation (6) des deux cotés de le paroi isolante et sur toute la hauteur du dit mur.