Brevet FR2665207A1 — publié le 19920131

La présente invention concerne une structure de gros-oeuvre de maisons préfabriquées, comportant divers éléments en béton habillant les murs extérieurs, notamment des dalles rectangulaires, boulonnés aux poteaux de structure résistante, caractérisé par une modulation intégrale de ces éléments conformément à la série géométrique dite de Fibonacci, décrite plus loin, ainsi que par des dispositifs aux angles des murs extérieurs utilisant uniquement des dalles modulées selon la dite échelle et reliées directement aux poteaux précités et des joints verticaux au mortier occupant épaisseur totale des nervures. L'invention est en outre caractérisée par un procédé de préfabrication utilisant une Table à moules à fonds interchangeables permettant un démoulage par simple levage, les moules demeurant fixes. Les dalles préfabriquées classiques comprennent généralement un voile raidi par une nervure périphérique et une nervure verticale intermédiaire armées; les parties supérieure et inférieure présentent des profils complémentaires de rejingot et de retombée. Les éléments préfabriqués, y compris les dalles, sont équipées de douilles filetées ou de trous à empochement pour leur boulonnage aux poteaux de structure. ll a été observé que les murs extérieurs constitués par de telles dalles, comportent rarement plus d'un ou deux angles rentrants. Avec les échelles de modulation utilisées, généralement conformes à une série arithmétique, les deux dalles formant l'angle rentrant ne peuvent être reliées directement au poteau d'angle adjacent, du fait de la relation inadéquate entre la raison de cette se et ltépaisseur des murs extérieurs. L'on est ainsi contraint de fabriquer des dalles ayant des largeurs particulières impliquant la mise en oeuvre de moules spéciaux onéreux. Ceci pourrait expliquer en partie la tendance à éviter l'emploi des angles rentrants dans les murs extérieurs des maisons préfabriquées, moyen pourtant efficace de diversification et d'esthétique architecturales. En outre, les joints verticaux au mortier reliant les éléments préfabriqués susindiqués, d'épaisseur relativement faible, n'occupent que partiellement celles des nervures verticales pour céder un espace à des produits d'étanchéité ou à des vides de décompression. Ainsi affaiblis, ces joints se fissurent légèrement, constituant des amorces de rupture sous l'effet de contraintes d'origine sismique. 1l a été également observé l'utilisation d'un nombre relativement élevé de moules standard, due à des temps de rotation élevés et la mise en oeuvre d'installations de démoulage par retournement complexes. La présente invention apporte des solutions techniques à ces problèmes, comme décrit ci-après, à travers la mise au point d'une structure de gros-oeuvre caractérisée notamment par sa modulation, ses dispositfs d'angle et son procédé de préfabrication des dalles rectangulaires. Le but principal de l'invention a consisté, d'une part, à rechercher une structure de gros-oeuvre éliminant les dalles non modulées ou non reliées directement aux poteaux de structure résistante, et d'autre part, à mettre au point un procédé de préfabrication qui puisse à la fois économiser des moules en réduisant les temps de rotation par un moyen de chauffage intégré et en prévoyant des éléments communs à plusieurs moules et éviter le démoulage par retournement. Pour atteindre ces objectifs, des dispositifs d'angles sortant et rentrant ont été mis au point de telle sorte que la largeur du montant d'angle (16) préfabriqué en béton, demi-joint vertical compris, soit à la fois conforme à une échelle de modulation basée sur la série de Fibonacci et égale à la différence arithmétique entre certaines largeurs de dalle, joint vertical compris.On rappellera qu'il s'agit d'une série géométrique de raison Q = (1+F5) /2, appelée " nombre d'or " par les artistes de la Renaissance du fait de ses propriétés esthétiques, chaque terme représentant la somme des deux termes immédiatement précédents. Comme indiqué dans les figures 1 et 2, ces dispositifs comprennent les poteaux (17) et (18) métalliques à profil général en cornière à ailes égales en laminés marchands en U jumelés ou en tôle pliée à façon.L'invention réside dans l'application des propriétés des nombres de la série précitée aux murs extérieurs tels que définis précédemment, en ligne brisée et comportant des angles rentrants inégalement répartis entre les murs long pan ou de refend. (A) et (C) étant respectivement la largeur de la plus petite dalle (1) et de la dalle suivante (2), joint vertical compris, et (B) étant celle du montant d'angle (16), demiioint vertical compris, la combinaison ainsi découverte peut s'exprimer comme suit: c = A+B = 2A /cp =2A 1 ). Par extension, pour que des murs extérieurs dont les deux parties long pan ou de refend à angles sortants inégalement répartis soit réalisé selon la série précitée, l'on utilisera le montant d'angle indiqué à la figure 1, de largeur à la fois modulée selon cette série et représentant la différence entre certaines largeurs de dalles de l'assortiment adopté. Les dispositifs d'angles sortant et rentrant indiqués aux figures 1 et 2 sont, en outre, caractérisés en ce que les joints verticaux au mortier reliant les éléments préfabriqués aux poteaux de structure, occupent l'épaisseur totale des nervures de ces éléments. Cette caractéristique découle, d'une part, de la surface de contact conséquente entre nervures et face extérieure des poteaux, inhérente au choix de la section des poteaux adoptée, et d'autre part, du positionnement des vides de décompression dans l'axe des nervures verticales périphériques. A noter qu'un tel joint évite l'emploi d'un produit d'étanchéité et renforce le monolithisme des assemblages, vis-à-vis des contraintes d'origine sismique. Les dispositifs d'angle indiqués aux figures 1 et 2 ont également pour caractéristique de permettre une modulation des surfaces habitables selon l'échelle précitée conférant ainsi à la maison préfabriquée, par des choix de hauteurs d'allège et de plafond également intégrées à cette échelle, des qualités esthétiques comparables à certaines construtions traditionnelles. En effet, dès lors que les axes des contre-murs coincident avec ceux des joints adjacents au montant d'angle (16) et que les largeurs des contre-murs sont conformes à l'échelle précitée, il suffit que l'axe des cloisons intérieures coincide avec celui d'un joint vertical ou divise la largeur d'une dalle en deux segments également modulés. L'invention porte en même temps sur la mise au point d'un procédé de préfabrication des dalles rectangulaires utilisant des Tables à moules incorporés, dont les éléments constituants sont indiqués aux figures 4 à 11. Composée essentiellement de supports (19) en cornières à ailes égales jumelées en croix aux angles et en T à milongueur, et d'un plateau (20) en caisson pouvant contenir un dispositif de chauffage du béton, cette Table est caractérisée en ce que, d'une part, elle supporte plusieurs fonds de moule démontables et interchangeables pour dalles de différentes largeurs et hauteurs, séparées par des éléments transversaux intermédiaires (32) indiqués à la figure 10, également démontables et de mêmes dimensions que le joint vertical, et d'autre part, elle assure un démoulage des dalles par simple levage, après décoffrage des faces périphériques et des profils de rejingot, les moules demeurant fixes. A titre d'exemple non limitatif, cinq largeurs peuvent être adoptées comme suit, compte tenu des poids et encombrements usuels : (A)-(A+B)-(.A)-(2A) et (2A+B), et ce, pour trois assortiments de cinq dalles (1 à 5), (6 à 10) et (11 à 13), comme indiqué à la figure 6, le premier doté d'un socle devant reposer sur le soubassement et les deux autres complétant les murs extérieurs, les dalles (11 à 15) servant plus particulièrement à faire varier les hauteurs d'allège ou de plancher ou à composer, en combinaison avec les autres dalles, des parements extérieurs en béton architectonique. De la relation entre A, B, C ett précédemment citée, il résulte que la largeur des montants d'angle (16), demi-joint vertical compris, représente la différence arithmétique entre les largeurs, joint vertical compris, des dalles (1) et (2), (4) et (5), (6) et (7), (9) et (10) et (14) et (15). On notera que les fonds de moule (6 à 10) et (11 à 15) de même largeur sont identiques, comme indiqué dans la figure 6.A titre d'exemple non limitatif, les fonds peuvent être montés sur le plateau (20) selon l'une des quatre combinaisons répondant au schéma de principe de la figure 3 et résumées au tableau ci-après: Dalles (1 à 5) Dalles (6 à 15) (2) - (1) - (1) (7+12) - (6+11) - (6+11) (3)-(3) (8+13) - (8+13) (4)-(2) (9+14) - (7+12) (5)-(1) (10+15) - (6+11) En cas de jumelage des Tables dans le sens longitudinal, on remplace les éléments périphériques transversaux (25) ou (26) par des éléments transversaux intermédiaires (32). La figure 4 montre une vue en plan de la Table équipée des fonds (1 à 5). Bien que normalement cachés par ceux-ci, les trous de fixation des fonds (1 à 15) et des éléments transversaux intermédiaires (32) et de coffrage glissants (42 à 51), à usage unique ou multiple selon l'élément à fixer, apparaissent sur cette figure afin d'en faciliter la compréhension. La Table est, en outre, caractérisée en ce que, lors de la phase de ferraillage, de coulage et de compactage du béton, les éléments (21 à 26) sont fermement appliqués, en même temps que la pièce en cornière (34), contre la bordure et la face périphérique du plateau (20), formant un semi-emboîtement à angle droit, assurant ainsi une tolérance de fabrication des dalles en hauteur et largeur de + 0, 25 mm, et ce, du fait de la position inclinée des biellettes jumelées (33) ayant pour effet de renforcer d'autant plus le semiemboîtement que le serrage des écrous des crapauds (35) augmente.On notera, en outre, que celui-ci provoque automatiquement le blocage en position des éléments de coffrage des rejingots (27 à 31) et des supports de levage des dalles (57 à 59) servant également à mouler les rainures pour vide de décompression et à guider les accesssoires de boulonnerie incorporés aux dalles par l'intermédiaire des ergots (55), et ce, sous l'action des doigts plats (52), des dispositifs en chanfrein (53) et des logements ménagés sous la face inférieure des éléments (21 à 24) et (42 à 51) indiqués à la figure 11. Exceptionnellement, les éléments de coffrage des retombées (37 à 41) se bloquent d'euxmêmes, en raison de leur face inclinée appliquée contre les éléments de coffrage périphériques (22) et (24) et de leurs embouts biseautés semi-emboîtés dans les éléments (25), (26) et (32). Par ailleurs, la Table est caractérisée en ce que le démoulage s'effectue partiellement, en première phase, en tirant les éléments de coffrage périphériques (21 à 26) par les orifices (55) indiqués aux figures 5, 7 et 9, après desserrage et basculement des crapauds (35) et en retirant les éléments de coffrage des rejingots (27 à 31) des dalles (1 à 5). Cette opération préliminaire est complétée, pour les dalles (6 à 15) en tirant les éléments de coffrage glissants (42 à 46) et ( 47 à 51) des faces inférieures des socles et des rejingots, après desserrage de leurs écrous de fixation respectifs. Le déplacement latéral des éléments (21 à 26) est assuré au moyen du dispositif indiqué aux figures 5,7 et 9 constitué par les biellettes jumelées (33), la pièce en cornière (34) et la butée (36). Une autre caractéristique de la Table réside dans le fait qu'après décoffrage des faces périphériques et des rejingots, les dalles sont démoulées par simple levage. En effet, à leur arrivée en fin de course, les éléments (21 à 26) et (42 à 51) créent un espace permettant d'introduire les ergots (62) des étriers de levage (61) dans les trous ménagés aux extrémités des supports de levage (57 à 59). I1 suffit alors d'accrocher les étriers (61) au cadre de levage (60) rigide en laminés marchands en U dûment posé sur la dalle et de lever celle-ci, en position horizontale, le cadre (60) suspendu à un palan par les élingues (63) et les étriers (61) demeurant respectivement en positions horizontale et verticale. Les éléments (57 à 59) et (37 à 41) sont successivement retirés, après pose des dalles de même largeur sur une palette de manutention préparée sur un chariot, alternativement dans le sens longitudinal et transversal. Selon des expériences du C.E.B.T.P, la résistance de la dalle peut, lorsque le béton est maintenu à une température de 80" C durant trois heures, atteindre 150 bars, hypothèse impliquant des déformations et contraintes relativement faibles, voire négligeables. En effet, en considérant une dalle pesant 70 kg, la flèche prise par le voile et les nervures longitudinales est de 0, 05 mm et de 0, 45 mm et la contrainte de traction dans le fer rond de 5 mm armant ces nervures, de 935 kg / cm2. Une flèche différentielle de 11,5 mm créée entre les supports de levage (57) et les nervures transversales provoque un écrasement de quelques dixièmes de millimètre, de 1,17 mm de longueur à chaque extrémité des rainures formées par ces supports, non préjudiciable à l'aspect extérieur et à la solidité de la Table.La seconde dalle empilée sur la palette peut supporter une contrainte de poinçonnement correspondant à une pile de 135 dalles, de loin plus importante que celle atteinte en pratique, le poids d'une pile ne devant pas dépasser celui correspondant à la capacité d'un chariot élévateur. Conçue simplement à partir de produits métallurgiques courants, la Table doit également son originalité aux fonds interchangeables réduisant sa surface dans une proportion de 2,5 par rapport à une table à moules à fonds fixes. On notera par ailleurs que, le compactage du béton s'effectuant au moyen de taloches vibrantes, la Table peut aisément s'intégrer à des usines de préfabrication foraines, si elle est équipée de supports démontables et d'éléments chauffants électriques. En répondant ainsi à de nombreux problèmes techniques inhérents aux structures utilisant des dalles préfabriquées habillant les murs extérieurs, l'invention pourrait, en conséquence, contribuer à améliorer sensiblement les conditions d'étude et de réalisation des maisons et autres constructions comportant de telles dalles. REVENDICATIONS 1- Structure de gros-oeuvre de maisons préfabriquées comprenant divers éléments en béton habillant les murs extérieurs et boulonnés aux poteaux de structure résistante, notamment des dalles rectangulaires nervurées de différentes largeurs et hauteurs, caractérisée en ce que la largeur des montants d'angle (16), demi-joint vertical compris, d'une part, forme avec celles des dalles, joint vertical compris, une échelle de modulation conforme à la série de Fibonacci, série géométrique de raison q =(1+ g /2, chaque terme représentant la somme des deux termes précédents, et d'autre part, constitue la différence arithmétique entre plusieurs dalles, et en ce qu'elle utilise une Table à moules à fonds interchangeables comprenant un dispositif de démoulage par levage, les moules demeurant fixes. 2- Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dalles couvrent intégralement les murs extérieurs opaques, y compris aux angles, et ce, à l'exclusion de toute autre dalle non modulée selon la dite échelle et quelque soit la configuration en ligne brisée à angles droits des murs extérieurs. 3- Structure selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les joints verticaux au mortier reliant les dalles aux poteaux de structure résistante occupent l'épaisseur totale de leurs nervures verticales périphériques. 4- Structure selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que les axes des contre-murs et des cloisons intérieures coincident respectivement avec ceux des joints adjacents aux montants d'angle (16) et ceux d'un joint vertical quelconque entre dalles ou divisant l'une d'entre elles en deux segments modulés selon la dite échelle. 5- Procédé de préfabrication d'une structure conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fonds sont montés selon différentes combinaisons résumées ci-après en fonction du nombre (A+B) -(A) -(A) (A) - (5A) (2A) - (A+B) (2A+B) - (A) 6- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le plateau chauffant (19) et les moyens de coffrage et de démoulage des faces périphériques, constitués par les éléments (21 à 26) et (33 à 36), sont communs à l'ensemble des dalles. 7- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le coffrage des faces périphériques s'effectue au moyen du dispositif utilisant plus particulièrement les propriètes mécaniques des biellettes jumelées (33) assurant le semi-emboîtement à angle droit constitué, d'une part, par les pièces en cornière (34) et les éléments de coffrage périphériques (21 à 26), et d'autre part, la bordure et les faces périphériques du plateau (19). 8- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le serrage des crapauds (35) provoque automatiquement le blocage, en position de confection des dalles, .de ltensemble des éléments mobiles de coffrage, à l'exception des éléments de coffrage des retombées (37 à 41), auto-bloquants. 9- Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le démoulage s'effectue en premier lieu, par décoffrage des faces périphériques et des rejingots, au moyen du dispositif constitué par les biellettes jumelées (33), la pièce en cornière (34) et la butée (36). 10- Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le démoulage s'effectue par levage des dalles à partir des supports (57 à 59) disposés dans l'axe des nervures verticales périphériques, et au moyen du dispositif comprenant le cadre (60) et les étriers de levage (61) assurant le maintien des dalles en position horizontale lors de leur levage et transfert vers une palette de manutention.