Brevet FR2670523A1 — publié le 19920619

La présente invention concerne un élément préfabriqué de mur en béton armé, du type qui est muni d'une couche de matière isolante thermiquement, cet élément pouvant être fabriqué à plat dans un moule. Elle concerne également un procédé de fabrication d'un tel élément de mur. On connaît déjà de tels éléments préfabriqués de mur et on pourra se reporter, à titre d'exemple, aux documents FR-A-2 584 437 et FR-A-2 638 473. D'après ces documents, un élément de mur est constitué, de la face interne vers la face externe, d'une couche de béton armé qui assure sa résistance mécanique, d'une couche de matière isolante, par exemple en polystyrène, et d'une couche qui forme le revêtement extérieur. Cette dernière couche est généralement de faible épaisseur par rapport à celle du mur. Par sa position avec une face tournée vers l'extérieur et l'autre en contact avec la couche isolante, elle est soumise à des contraintes thermiques et des contraintes de dilation relativement importantes qui peuvent l'amener à se détériorer, par exemple, en se fissurant. Etant donné sa faible épaisseur, elle nécessite donc, pour sa fabrication, des matériaux de forte résistance mécanique et elle est bien souvent renforcée de fibres. Cette construction particulière grève donc le coût d'un tel mur et on a donc pensé, pour résoudre ce problème, à réaliser un mur dont la structure soit telle qu'il ne nécessite pas, comme revêtement extérieur, une couche à haute résistance mécanique mais seulement une couche du type fréquemment utilisé dans le bâtiment tel que du crêpi. Selon l'invention, un élément préfabriqué de mur est constitué, de la face interne vers la face externe, d'une première couche de breton armé, d'une seconde couche de matière isolante thermiquement et une troisième couche de béton armé. Les première et troisième couches ont des épaisseurs sensiblement égales et peuvent recevoir, l'une un revêtement intérieur tel que du tissu, papier, etc. et l'autre un revêtement extérieur classique, du type crêpi, ce dernier revêtement pouvant être de faible résistance mécanique car c'est la troisième couche qui absorbe les contraintes thermiques et de dilation. Une telle structure si elle résout bien le problème évoqué ci dessus présente néanmoins l'inconvénient suivant. Les éléments de mur de l'invention sont transportés sur le chantier à plat où ils sont érigés pour constituer le mur du bâtiment à construire. De leur passage de la position horizontale à la position verticale, les couches externes de l'élément ont tendance, du fait de leur propre poids, à s'écarter l'une de l'autre et à se séparer de la couche isolante. On a remédié à cet inconvénient par le fait que la couche isolante est constituée de panneaux jointifs et qu'à chaque joint entre deux panneaux est prévue une armature en forme d'échelle dont les barreaux sont dans le sens transversal du mur et dont les montants sont parallèles au plan de joint, l'un étant noyé dans la première couche de béton armé et l'autre dans la troisième couche de béton armé. Ainsi, en soulevant un élément selon l'invention, les différentes couches qui le constituent restent solidaires entre elles. Par ailleurs, l'armature en échelle améliore la tenue mécanique de cet élément. Notons que le fait que la couche isolante soit formée de panneaux ne crée pas de ponts thermiques entre ces panneaux puisqu'ils sont jointifs. Les ponts thermiques qui peuvent exister sont localisés sur les barreaux de l'armature et sont globalement négligeables. Le montage des éléments pour former une cloison doit ne pas permettre la création de ponts thermiques qui feraient perdre partiellement le bénéfice d'une couche d'isolation dans les éléments de mur. L'invention concerne donc aussi des montages d'éléments préfabriqués de mur. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, . apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est vue en perspective d'un élément de mur selon l'invention, cet élément étant coupé selon le plan de joint entre deux panneaux jointifs, la Fig. 2 est une vue de dessus d'un élément de mur à plat dont la troisième couche a été volontairement omise pour la compréhension de la Fig., la Fig. 3 est une vue en coupe selon une plan orthogonal au plan de joint entre deux panneaux jointifs, ce plan passant par un barreau de l'armature en échelle entre ces panneaux, et les Figs. 4a et 4c montrent en coupe des montages d'éléments selon l'invention en vue de respectivement constituer une paroi, un coin et une intersection avec un mur de refend. Un élément préfabriqué de mur selon la présente invention est constitué, de sa face interne vers sa face externe, d'une première couche 1 de béton, d'une seconde couche 2 de matière isolante thermiquement et d'une troisième couche 3 de béton. Chaque couche 1 et 3 de béton est armée, sensiblement à égale distance entre ses deux faces, d'une armature métallique 4 en treillis. Les dimensions des première, seconde et troisième couches sont, par exemple pour un mur de 16 cm, respectivement de 6 cm, 4 cm, 6 cm. Pour la réalisation d'un mur porteur de 20 cm d'épaisseur, la première couche 1, qui est arrangée pour supporter le plancher et la structure d'un étage supérieur d'un bâtiment, est plus épaisse, par exemple 8 cm. Comme le montre la Fig. 2, la couche isolante 2 est constituée de panneaux 2a, 2b, 2c, 2d et 2e rectangulaires et jointifs par leurs grands côtés. Ces panneaux 2i sont constitués, par exemple, en polystyrène expansé ou extrudé ou dans un matériau du type de celui qui est commercialisé sous la marque STYROFOAM. Leur largeur est, par exemple, de 60 cm, leur longueur dépend de la hauteur de l'élément de mur et peut être de 250 cm, et leur épaisseur est comprise entre 2 et 6 cm. Dans le plan de joint 5 entre deux panneaux 2i et 2j, on a prévu une armature 6 (Fig. 1) en forme d'échelle dont les barreaux 6a sont dans la direction de l'épaisseur de l'élément de mur et dont les montants 6b et 6c sont l'un 6b noyé dans la première couche 1 de béton et l'autre 6c dans la troisième couche 3 de béton. Chaque montant 6b ou 6c repose sur le treillis 4 de l'armature de la couche de béton 1 ou 3 correspondante et les barreaux 6a, dépassant de chaque côté des montants 6b, 6c, vont vers l'extérieur au-delà des treillis 4. La Fig. 3 montre une variante de réalisation dans laquelle les panneaux 2i et 2j présentent, sur leurs grandes faces, des rainures longitudinales 7, représentées ici avec un profil en queue d'aronde mais qui pourrait être également en profil rectangulaire. Au plan de joint entre les deux panneaux 2i et 2j, chacun d'eux présente une feuillure longitudinale 8i ou 8j. Les deux feuillures 8i et 8j correspondantes de deux panneaux 2i et 2j jointifs forment une gorge 9 qui est remplie du béton de la troisième couche 3. Les barreaux 6a de l'armature au plan de joint entre les deux panneaux 2i et 2j sont coudés à 900 du côté de la gorge 9, ce qui, ajouté au béton dans cette gorge, améliore la rigidité de l'élément de mur. On remarquera que les montants 6b et 6c sont respectivement noyés dans les couches 1 et 3 et sont en contact avec les armatures en treillis 4 de ces couches. Le pont thermique créé le long du plan de joint 5 entre deux panneaux 2i et 2j a des effets globalement négligeables quant aux propriétés d'isolation thermique de l'élément de mur. La fabrication d'un élément de mur selon l'invention est réalisée à plat dans un moule parallélépipèdique de dimensions appropriées. La première couche 1 de béton est d'abord coulée avec son armature en treillis 4. Sur cette couche encore humide, on met en place les panneaux 2i les uns à côté des autres de manière qu'ils se jouxtent. Puis, aux plans de joint 5 entre deux panneaux 2i et 2j, on insère les armatures en échelle 6 en les enfonçant dans le béton encore humide de la couche 1 et ce jusqu'à ce que leurs montants inférieurs 6b touchent le treillis 4 de la première couche 1. On place ensuite le treillis 4 de la couche 3 de manière qu'il repose sur les montants supérieurs 6c des armatures en échelle 6 et on coule la troisième couche 3 que l'on surface sur sa face supérieure. On a représenté aux Figs. 4a à 4c l'assemblage d'éléments de mur selon l'invention. A la Fig. 4a, deux éléments lOa et lOb forment une cloison. Ils sont pourvus, selon leur hauteur et en leur bout, d'une rainure Ila et llb sensiblement en forme de trapèze. Les deux rainures lla et llb forment un canal 12 dans lequel est coulé du béton. Des épingles 13a et 13b sont noyées dans les couches externes 3a et 3b des éléments lOa et lOb et leurs boucles se superposent à l'intérieur du canal 12. A l'intérieur des boucles des épingles 13a et 13b passe une barre 14. Dans l'interstice 15 entre les deux éléments lOa et lOb est prévu un joint. Des couches 16a et 16b d'un matériau isolant thermique sont prévues, dans les couches internes la et lb de chacun des éléments lOa et lOb, sensiblement à l'intersection, de manière qu'elles soient respectivement en contact, côté intérieur, avec les couches isolantes 2a et 2b des éléments correpondants. Les deux couches 16a et 16b sont bout à bout. Elles permettent d'éviter la création de ponts thermiques à l'intersection de deux éléments lOa et lOb. Des épingles 17a et 17b sont prévues en bout de chacun des éléments lOa et lOb pour les renforcer. La Fig. 4b montre un montage sensiblement équivalent à celui décrit en relation avec la Fig. 4a mais appliqué à l'intersection de deux éléments lOa et lOb dans un coin. On retrouve les mêmes éléments dont le canal 12, les épingles 13a et 13b et les deux couches isolantes thermiquement 16a et 16b. Celles-ci relient, en quelque sorte, les couches 2a et 2b de matière isolante des éléments lOa et lOb. La Fig. 4c montre l'intersection de deux éléments îOa et lOb formant un mur donnant sur l'extérieur et, perpendiculaire à ces éléments et côté intérieur, un mur de refend 18 en béton pourvu d'armature 19. Le mur 18 comporte en bout un tenon 20 qui est encastré dans des feuillures des deux éléments lOa et lOb, contre leurs couches isolantes 2a et 2b. Celles-ci sont bout à bout. Une première épingle 21 du mur de refend 18 a sa boucle à l'intérieur du tenon 20 et une seconde épingle 22 en "V" a, d'une part, ces extrémités qui sont respectivement noyées dans les couches externes 3a et 3b des éléments lOa et lOb et, d'autre part, sa boucle qui se superpose à celle de la première épingle 21. Une barre 22 qui passe à l'intérieur des boucles des épingles 21 et 22 est noyée dans le tenon 18. Ce montage permet aussi d'éviter la création de ponts thermiques. REVENDICATIONS 1) Elément préfabriqué de mur en béton armé muni d'une couche de matière isolante thermiquement et pouvant être fabriqué à plat dans un moule, caractérisé en ce qu'il est constitué, de la face interne vers la face externe, d'une première couche (1) de béton, de la couche (2) de matière isolante et d'une troisième couche (3) de béton d'épaisseur voisine de l'épaisseur de la première couche (1), la couche isolante (2) étant constituée d'une pluralité de panneaux (2a à 2e) jointifs par leurs grands côtés, une armature en échelle (6) dont les barreaux (6a) sont dans la direction de l'épaisseur du mur et dont les montants (6b et 6c) sont respectivement noyés dans la première couche (1) et dans la troisième couche (3) se trouvant dans chaque plan de joint (5) entre deux panneaux jointifs (2i et 2j). 2) Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches de béton (1 et 3) sont armées d'une armature en treillis (4), les montants (6b et 6c) de chaque armature (6) étant en contact avec l'armature en treillis (4) de la couche de béton (1 ou 3) correspondante. 3) Elément selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce les panneaux (2a à 2e) présentent, sur leur grandes faces, des rainures (7) longitudinales et au profil rectangulaire ou en queue d'aronde. 4) Elément selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au plan de joint (5) entre deux panneaux (2i et 2j), chacun de ces panneaux (2i et 2j) présente une feuillure longitudinale (8i et 8j), les feuillures (8i et 8j) formant une gorge (9) qui est remplie du béton de la troisième couche (3) de béton. 5) Elément selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les barreaux (6a) de l'armature (6) au plan de joint (5) entre deux panneaux (2i et 2j) sont coudés à 900 du côté de la gorge (9) formée par les feuillures (8). 6) Procédé de fabrication d'un élément de mur selon une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à: a) couler, avec son armature en treillis (4), la première couche (1) de béton dans un moule de dimensions appropriées, b) sur cette première couche (1) de béton encore humide, mettre en place les panneaux (2i) constituant la couche (2) de matière isolante thermiquement de manière qu'ils soient jointifs par leurs grands côtés, c) insérer, à chaque plan de joint (5) entre deux panneaux jointifs (2i et 2j), une armature (6) en échelle en l'enfonçant dans le béton humide de la première couche (1) jusqu'à ce que son montant inférieur (6b) vienne toucher l'armature en treillis (4) de la première couche (1), d) placer le treillis (4) de la troisième couche (3) de manière qu'elle repose sur les montants supérieurs (6c) des armatures en échelle (6), e) couler le béton de la troisième couche (3) et surfacer sa face supérieure. 7) Montage de deux éléments préfabriqués de mur selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des rainures (lla et llb) sont respectivement prévues, selon leur hauteur, sur les éléments de mur (lOa et lOb) pour former un canal à l'intersection des deux éléments (lOa et lOb), dans ledit canal étant coulé du béton, des plaques de matières isolantes étant noyées dans chaque couche interne (la et lb) à l'intersection des deux éléments (lOa et lOb) des éléments (lova et lOb) et étant respectivement en contact avec les couches isolantes (2a et 2b) des éléments (10 et lOb), lesdites plaques (16a et 16b) étant bout à bout dans l'assemblage. 8) Montage d'éléments de mur selon une des revendication 1 à 5 et un mur de refend côté intérieur, caractérisé en ce qu'est prévu, en bout du mur de refend, un tenon (20) qui s'encastre dans des feuillures des éléments (lova et lOb) contre les couches isolantes (2a et 2b) des éléments (lOa et lOb), lesdites couches isolantes étant bout à bout. 9) Montage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une première épingle 21 du mur de refend a sa boucle à l'intérieur du tenon (20) et qu'une seconde épingle (22) a ses extrémités respectivement noyées dans les couches externes (3a et 3b) des éléments (lOa et lOb) et a sa boucle noyée dans le tenon (20), une barre (22) passant à l'intérieur des boucles des première et seconde épingles (21 et 22).