Brevet FR2657374A1 — publié le 19910726

L'invention est relative à une structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués à base de poutres en bois lamellé collé Elle trouvera tout particulièrement son application dans le domaine du bâtiment pour la fabrication de bureaux, édifices publics ou autres. A l'origine, la construction préfabriquée répondait essentiellement à un besoin d'économie En effet, ce type de bâtiment peut être réalisé et mis en place avec une économie de main d'oeuvre très importante Son utilisation s'est généralisée dans de nombreux domaines d'activité pour répondre à un besoin urgent Fréquemment, on assiste à des déblocages de crédit tardifs, ce qui oblige les constructeurs à devoir répondre avec des délais très courts. Les satisfactions de la clientèle enregistrées au niveau des bâtiments préfabriqués ont poussé les constructeurs non plus à se cantonner à la construction de bâtiments préfabriqués économiques mais également des produits de qualité durables, qui conservent cependant les avantages de la préfabrication à savoir un coût final relativement moindre par rapport à la construction traditionnelle et surtout une très grande rapidité de mise en oeuvre Précisément, sur ce dernier point, de gros progrès ont été accomplis avec le développement des constructions modulaires Il s'agit de cellules de base qui peuvent être associées dans les trois dimensions pour construire un édifice de dimensions quelconques C'est pour ce créneau qu'a été réalisée la présente invention. Il faut partir d'une structure modulaire qui constitue la cellule de base de l'édifice On associe les différentes structures par juxtaposition verticale et horizontale pour former l'ensemble de l'armature du bâtiment puis il faut habiller l'extérieur de l'armature à l'aide de cloisons, plancher et toiture pour aboutir à un produit fini. Le constructeur peut préparer les structures modulaires standards avec une fabrication en série économique puis il lui suffit de fixer les parois, plancher et toiture en usine en fonction du bâtiment à construire Les structures modulaires partiellement équipées sont ensuite acheminées sur le chantier o à l'aide d'un engin de levage approprié, elles sont directement mises en place Les travaux de génie civil sont également extrêmement réduits puisque, généralement, les structures modulaires peuvent ëtre simplement posées sur une longrine béton et plots, spécialement coulés à cet effet. Actuellement, la grande majorité des constructeurs de bâtiments préfabriqués utilise pour la construction de la structure modulaire des éléments métalliques Ce matériau offre quelques avantages en particulier au niveau des fixations et raccordements, les profilés peuvent être soudés ou fixés à l'aide de moyens de liaison facilement mis en place On connaît également des panneaux de béton autoporteurs qui présentent cependant l'inconvénient d'être lourds et limités à deux dimensions Les cellules en béton sont nécessairement monoblocs et leur juxtaposition impose la présence d'une paroi intermédiaire. Les structures modulaires à base de profilés métalliques sont largement répandues mais souffrent de défauts, notamment inhérents à la corrosion, ce qui oblige à prévoir des frais d'entretien importants et une longévité du bâtiment nécessairement limitée Par ailleurs, le métal est un bon conducteur de la chaleur et il faut prévoir une isolation externe renforcée Enfin, même pour des modifications de dimensions mineures de la structure modulaire, il est nécessaire avec les éléments métalliques de prévoir des remplacements ou modifications d'outillage fort coûteux C'est pourquoi la structure modulaire de la présente invention se limite à l'utilisation de poutres en bois lamellé collé Il s'agit d'un produit moderne qui offre de nombreux avantages tant sur le plan de l'esthétique que technique En particulier, le bois lamellé collé peut supporter des contraintes très importantes, il offre une très grande rigidité et une excellente longévité sans entretien Toute la difficulté d'utilisation de ce matériau se rencontre au niveau de fixations Il est en effet impératif d'assurer au niveau des points de fixation une excellente diffusion des contraintes. Cette caractéristique est spécifique au bois et ne se rencontre par exemple pas avec les profilés métalliques o des soudures ponctuelles, boulonnages ou autres peuvent assurer des cohésions très rigides entre les pièces malgré une localisation poussée des contraintes. Jusqu'à présent, les poutres en bois lamellé collé ont été plus spécialement utilisées pour la construction de grands édifices avec une architecture galbée o elles demeurent sans égal On les rencontre également dans certaines constructions o les liaisons travaillent en appui Dans de telles configurations, les moyens d'assemblage jouent un rôle secondaire étant donné que les contraintes prépondérantes au niveau des zones de fixation sont du type compression. Le but principal de la présente invention est de présenter une structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués à base de poutres en bois lamellé collé, qui permet de créer des ossatures éventuellement à un étage, uniquement posées au sol Aucune fondation de génie civil n'est nécessaire, seule la mise en place de semelles filantes ou plots en béton légèrement armé doit être prévue Ces travaux peuvent être très rapidement exécutés ce qui permet d'abaisser sensiblement le coût de la construction Des poutres à grande portée peuvent être employées pour la réalisation de cellules de construction de dimensions importantes. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. La structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués à base de poutres en bois lamellé collé, qui forment des traverses, longerons et colonnes à longue portée, est caractérisée par le fait qu'elle présente des moyens d'accrochage traversant les différentes poutres intérieures et qui leur permettent de se fixer en angle. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée de dessins en annexe, parmi lesquels: la figure 1 schématise les structures modulaires de cellules de rez de chaussée et d'étage, la figure 2 représente la liaison d'une colonne et d'une traverse, la figure 3 schématise la fixation d'un longeron sur une colonne, la figure 4 montre la fixation d'une traverse supérieure sur une colonne, la figure 5 représente la fixation d'une cellule 2657374 d'étage sur une cellule de rez de chaussée. La présente invention vise une structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués à base de poutres en bois lamellé collé Elle concerne l'industrie du bâtiment préfabriqué. De nombreux locaux industriels sont actuellement construits selon le procédé de la préfabrication Outre l'économie réalisée par des gains en main d'oeuvre, les bâtiments préfabriqués offrent l'avantage de pouvoir être installés très rapidement pour répondre à des besoins quasi immédiats Des gains encore plus importants peuvent être réalisés en ajoutant à l'avantage de la préfabrication, la modularité Il s'agit pour cela de construire une cellule de base qui peut s'assembler dans les deux dimensions Ainsi, l'armature d'un édifice est construite par juxtaposition de cellules modulaires qui, ensuite, doivent être revêtues de parois extérieures, plancher et toiture, pour former une construction complète Avec un tel procédé de construction, il est possible d'envisager de réaliser les édifices les plus divers pour remplir des fonctions très variées avec, à l'origine, une contruction industrielle standard. C'est dans ce cadre que se situe la présente invention, qui se distingue essentiellement des constructions préfabriquées actuelles en ce qu'elle utilise comme élément de base des poutres en bois lamellé collé au lieu de profilés métalliques traditionnels Les avantages du bois lamellé collé sont un faible entretien et une bonne esthétique La difficulté réside dans la liaison des différents éléments. La figure 1 schématise la structure modulaire de base ( 1) conçue selon la présente invention Dans l'exemple 6 2657374 choisi, elle permet de réaliser soit un bâtiment en rez de chaussée ou éventuellement avec une cellule ( 2)superposée pour créer un étage L'édifice à construire sera entièrement réalisé par juxtaposition de cellules de base ( 1) et éventuellement ( 2) Bien entendu, le bâtiment devra, à l'extérieur, être garni de panneaux fixés sur la structure modulaire ( 1 et 2) et également de planchers et toiture En ce qui concerne ces derniers points, il s'agit d'une mise en place à la portée de l'Homme de l'Art et qui ne sera pas détaillée dans la description suivante. Les structures modulaires ( 1 et 2) sont, selon la présente invention, entièrement fabriquées à base de poutres en bois lamellé collé Ces poutres forment les traverses ( 3), les longerons ( 4) et les colonnes ( 5) Ceci permet de créer une structure modulaire parallélèpipédique qui définit la cellule de base. Selon l'invention, la structure modulaire ( 1 et 2) présente des moyens d'accrochage traversant les différentes poutres inférieures et qui leur permettent de se fixer en angle Dans les liaisons en angle connues, il est relativement commun d'utiliser une pièce intermédiaire qui se fixe sur l'un des éléments à raccorder par une fixation traversante, toutefois dans ce cas, l'autre élément à fixer l'est en bout. Une fixation traversante obligerait à le transpercer de part en part dans le sens de la longueur, ce qui est inacceptable Dans le cadre de la présente invention, les deux poutres à associer sont réunies par un élément de liaison intermédiaire qui se fixe sur chacune des poutres par une fixation traversante Pour les traverses supérieures, cette caractéristique n'a pas à être strictement respectée quoiqu'elle demeure applicable car l'effort rencontré par l'appui de la traverse supérieure sur la colonne est de type compression pour laquelle l'élément de liaison joue essentiellement un rôle de centrage sans que les contraintes ne la traversent. En ce qui concerne les colonnes ( 5), telles qu'illustrées à la figure 2, les moyens d'accrochage se présentent sous la forme d'un profilé ( 6) en L fixé par des boulons traversants non illustrés ( 7) sur la colonne ( 5) La cornière ( 6) en L est fixée du côté externe de la structure ( 1) et déborde en dimensions la base de la colonne ( 5) Pour faciliter la mise en place des boulons de liaison ( 7), des lamages sont pratiqués dans la colonne ( 5) pour noyer écrou et rondelle dans ladite colonne ( 5) Le profilé en L ( 6) coopère avec une fixation placée en bout de traverse ( 3), tel qu'illustré à la figure 2 La fixation en bout de traverse ( 3) se présente sous la forme d'une équerre ( 8) dont une aile ( 9) est fixée à la base de la traverse ( 3) à l'aide de boulons ( 10) traversants non illustrés, ladite aile ( 9) étant, dans l'exemple choisi, réalisée par un profil en forme de U L'autre aile ( 11) située en bout de la traverse ( 3) est écartée de l'extrémité de celle-ci pour permettre l'introduction de boulons de liaison ( 12) non illustrés avec la partie inférieure de la cornière ( 6). L'équerre ( 8) pourra avantageusement être renforcée par la présence d'une patte ( 13) solidaire de l'aile ( 1) et qui vient se fixer à la partie supérieure de l'extrémité de la traverse ( 3) à l'aide des mêmes boulons traversants ( 10) qui servent à la fixation de l'aile ( 9) Ainsi, l'extrémité de la traverse ( 3) est en quelque sorte pincée entre la patte ( 13) et l'aile ( 9), ce qui assure une excellente répartition des contraintes au sein de la poutre L'aile ( 11) permet d'assurer une fixation en bout de traverse ( 3), de type traversant sans qu'il soit nécessaire de traverser la traverse ( 3) dans le sens de la longueur. On peut noter sur la figure 2 la présence d'un patin ( 14) présent sur la partie inférieure de la traverse ( 3), qui permet à celle-ci de bénéficier d'un point d'appui supplémentaire pour minimiser son fléchissement sous la contrainte Avec une telle disposition, il est nécessaire de prévoir au niveau des fondations une bande d'appui sous l'élément de liaison ( 8) qui repose sur le sol et également une dalle d'appui sous le patin ( 14) Les fondations sont par conséquent très réduites puisqu'elles se localisent en forme de bande de repos et non plus, comme cela se rencontre traditionnellement, sous la forme d'une dalle pleine d'appui. Pour la fixation des longerons ( 4) sur les traverses ( 3) et colonnes ( 5), on utilise de préférence une liaison similaire à celle décrite pour la traverse ( 3), telle qu'illustrée à la figure 3 Le longeron ( 4) est fixé sur une pièce de liaison ( 15) qui prend la forme d'une équerre dont l'aile inférieure ( 16) est fixée sous le longeron ( 4) à l'aide de boulons traversants ( 17) Cette aile ( 16) est de préférence formée par un profilé en forme de U éventuellement surmonté par une semelle ( 18) formée d'un méplat inférieur L'autre aile ( 19) de l'équerre ( 15) est fixée sur la cornière ( 6) de la colonne à l'aide de boulons traversants ( 20) Pour cela, l'aile ( 19) est écartée légèrement de l'extrémité du longeron ( 4) pour faciliter l'introduction du boulon de liaison L'équerre ( 15) est renforcée par la présence d'une patte supérieure ( 21) fixée à l'extrémité de l'aile ( 19) et qui vient recouvrir la partie supérieure du longeron ( 4) auquel elle est fixée à l'aide des mêmes boulons traversants ( 17). En ce qui concerne la fixation de la traverse supérieure ( 3) sur la colonne ( 5), telle qu'illustrée à la figure 4, comme cela a été déclaré précédemment, étant donné que les contraintes enregistrées sont de type compression, il est possible de s'affranchir de l'équerre de liaison placée en bout de traverse. A la figure 4, la liaison est assurée à l'aide d'une cornière ( 22) fixée sur la colonne ( 5) par des boulons traversants ( 23) non représentés ou par des vis De même, la cornière ( 22) est fixée à l'extrémité de la traverse ( 3) par des vis ( 24) La fixation est renforcée grâce à la présence d'un sabot ( 25) clouté sur les deux pièces ( 3 et 5) Si la structure modulaire inférieure ( 1) est destinée à recevoir une structure modulaire d'étage ( 2), de préférence on fixé à la partie supérieure de la traverse ( 3) une butée de centrage ( 26) Et l'extrémité supérieure de la cornière ( 22) est terminée par une plaquette perforée ( 27) qui servira à la mise en place d'un boulon de liaison. Précisément, un exemple de liaison est illustré à la figure 5 entre une structure modulaire inférieure de rez de chaussée ( 1) et une structure d'étage ( 2) L'aile inférieure ( 9) de la cornière de liaison ( 8) entre la traverse ( 3) et la colonne ( 5) de la structure supérieure ( 2) est centrée par rapport à la traverse ( 3) de la structure modulaire de rez de chaussée par la butée de centrage ( 26) présente à la partie supérieure de la traverse ( 3) Par ailleurs, la cornière ( 6) de liaison entre la traverse ( 3) et la colonne ( 5) de la structure d'étage ( 2) comporte une plaque perforée ( 28) à sa partie inférieure, qui permet la mise en place d'un boulon de liaison ( 29) non illustré, traversant ladite plaque ( 28) et la plaque ( 27) fixée à la partie supérieure de la cornière ( 22) de liaison de la colonne ( 5) et de la traverse ( 3) de la structure modulaire de rez de chaussée ( 1). Les différentes liaisons évoquées précédemment assurent une excellente transmission des contraintes dans les poutres en bois lamellé collé Par ailleurs, elles sont indépendantes de la longueur desdites poutres. D'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient également pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. il REVENDICATIONS 1 Structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués, à base de poutres en bois lamellé collé, qui forment des traverses, longerons et colonnes à longue portée, c a r a c t é r i S é e par le fait qu'elle présente des moyens d'accrochage traversant les différentes poutres inférieures ( 3, 4, 5) et qui leur permettent de se fixer en angle. 2 Structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués, selon la revendication 1, c a r a c t é r i S é e par le fait que les moyens se présentent sous la forme de profilés en L ( 6) fixés par des boulons traversants ( 7) sur les colonnes ( 5) qui coopèrent avec une fixation ( 8) en bout de traverse ( 3). 3 Structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués, selon la revendication 2, c a r a c t 6 r i S é e par le fait que la fixation en bout se présente sous la forme d'une équerre ( 8) dont l'aile ( 11) en bout de traverse ( 3) est écartée de celle-ci pour permettre l'introduction d'une liaison ( 12). 4 Structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués, selon la revendication 3, c a r a c t 6 r i S é e par le fait que l'équerre ( 8) est renforcée par une patte ( 13) solidaire de l'aile ( 11) en bout de traverse ( 3) et qui est fixée à celle-ci par les boulons traversants ( 10). Structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués, selon la revendication 4, c a r a c t 6 r i S é e par le fait qu'une équerre ( 15) renforcée est également utilisée pour fixer les longerons ( 4) sur les cornières ( 6) en L des colonnes ( 5). 6 Structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués, selon la revendication 2, c a r a c t é r i S 6 e par le fait que les cornières ( 6, 22) de colonne ( 5) comportent à leur extrémité une plaque perforée ( 27, 28) pour la mise en place d'une liaison ( 29). 7 Structure modulaire pour la bâtiments r i sé comportent bâtiments r i sé comportent bâtiments r i S é e traverses construction de préfabriqués, selon la revendication 1, c a r a c e par le fait que les traverses supérieures une butée ( 26) de centrage. 8 Structure modulaire pour la construction préfabriqués, selon la revendication 1, c a r a c e par le fait que les traverses ( 3) inférie des patins ( 14) d'appui intermédiaire. 9 Structure modulaire pour la construction préfabriqués, selon la revendication 1, c a r a c par le fait que la liaison des colonnes ( 5) sur té ( 3) de t é ures de t é les ( 3) supérieures est renforcée par la présence d'un sabot ( 25) clouté. Structure modulaire pour la construction de bâtiments préfabriqués, selon la revendication 3, c a r a c t 6 r i S é e par le fait que l'aile inférieure ( 9) de l'équerre ( 8) de liaison de la traverse ( 3) sur la colonne ( 5) est profilée en U.