Brevet FR2674552A1 — publié le 19921002

Bâtiment et son procédé de fabrication La présente invention concerne un bâtiment érigé à partir d'éléments préfabriqués, et son procédé de construction. Plus particulièrement, mais de manière non exclusive, l'invention concerne des bâtiments du type habitation, tels que maisons ou pavillons. L'invention concerne plus précisément des bâtiments comprenant une ossature métallique obtenue à partir de poteaux, poutres, traverses, etc..., et constituée d'une infrastructure fixée dans le sol, et d'une superstructure composée, d'une part par des poteaux séparés par des panneaux de remplissage, dont certains avec portes, fenêtres par exemple, et d'autre part par une charpente supportant un toit. De manière générale, le montage et l'érection de bâtiments préfabriqués à ossature métallique requiers - un temps relativement important pour ajuster, assembler et monter les différentes pièces constitutives de l'ossature - souvent de l'outillage particulier ou spécialisé, pour procéder à l'assemblage des différentes pièces de l'ossature - une main d'oeuvre spécialisée et compétente, compte tenu notamment de la précision et de la qualité requise pour l'assemblage. Pour des bâtiments à ossature traditionnelle, en pratique ces conditions apparaissent absolument nécessaires à la réalisation d'une habitation par exemple, exempte de malfaçons ou désordres, dont certains peuvent aller jusqu'à affecter ou compromettre la résistance du bâtiment, ou les caractéristiques physiques ou mécaniques nécessaires à son usage. Une telle constatation prend un caractère critique pour des habitations à ossatures métalliques, dans des zones ou régions exposées à des cataclysmes naturels, tels que séismes ou cyclones. Or, c'est précisément dans ces zones, par exemple pays en voie de développement, que les conditions précitées, nécessaires à l'érection d'un bâtiment résistant, ne peuvent être réunies. La présente invention a donc pour objet un mode de construction permettant le montage et l'érection d'un bâtiment à ossature métallique, avec une main d'oeuvre sans qualification particulière, et dans un temps relativement court. Selon la présente invention, les deux caractéristiques suivantes coopèrent pour atteindre ce résultat 1) l'infrastructure est un châssis, par exemple rectangulaire ou carré, disposé à plat, comprenant des profilés métalliques de chaînage, assemblés les uns aux autres, 2) des manchons d'emboîtement inférieur des poteaux, saillant vers le haut au-dessus du niveau supérieur du châssis, sont fixés à demeure, par exemple par soudure, perpendiculairement audit châssis, c'est-à-dire sur les différents profilés métalliques de chaînage, à des intervalles de construction prédéterminés. Selon un mode d'exécution préférentiel de la présente invention, pour lequel l'infrastructure est noyée et ancrée dans un radier, le châssis sert de coffrage fixe au radier, chaque profilé de chaînage étant ancré vers l'intérieur sur le radier, lui-même nivelé sur le niveau supérieur du châssis. Grâce à l'ossature selon l'invention, le procédé de construction suivant peut être mis en oeuvre a) sur une plateforme d'assiette, on assemble à plat les différents profilés métalliques de chaînage avec leurs manchons d'emboîtement saillant vers le haut, réservant et déterminant les points d'assemblage des poteaux b) on emboîte par leurs extrémités inférieures les poteaux sur les manchons d'emboîtement c) et ensuite, on complète la superstructure ainsi obtenue, de manière traditionnelle. Selon le mode d'exécution préférentiel de la présente invention, pour lequel l'infrastructure est noyée et ancrée dans un radier, on coule le radier à l'intérieur du châssis servant alors à son coffrage ; puis on nivelle le radier sur le niveau supérieur des profilés de chaînage. La mise en place et le montage d'un bâtiment tel que défini précédemment deviennent particulièrement simples, puisque les dimensions fonctionnelles de l'ossature et ses points d'assemblage sont pour l'essentiel prédéterminés et contrôlés avec précision en usine, par la disposition et fixation par soudure des manchons d'emboîtement sur les profilés de chaînage, et non sur le chantier lors de l'érection du bâtiment, avec tous les risques d'erreur que cela comporte habituellement. Le montage de l'ossature se résume alors à de simples opérations d'assemblage de pièces de grandes dimensions mais de précision, sans ajustements ou réglages particuliers. La solution selon l'invention permet aussi de conférer au bâtiment une très grande résistance, puisque en particulier les profilés de chaînage jouent le rôle de lisses basses, et on aboutit au total à un ensemble métallique reprenant les efforts horizontaux et verticaux du bâtiment, ce qui permet son implantation en toute sécurité, même en l'absence du nivellement de la plate-forme d'assiette. L'ossature selon l'invention apparaît en particulier suffisamment résistante pour supporter des déformations générées par des cataclymes naturels, et revenir élastiquement à sa position de repos ; à titre d'exemple un bâtiment construit selon la présente invention, ancré au sol, peut supporter des cyclones de 250 km/h et des séismes d'amplitude 8. Pour terminer, la liaison éventuelle de l'ossature sur le radier en béton, par l'intermédiaire du châssis de coffrage, permet de lester le bâtiment, ce qui représente un avantage vis-à-vis de cataclysmes du type tempêtes ou cyclones. La présente invention est maintenant décrite, selon un mode d'exécution non limitatif, par référence aux dessins en annexe, dans lesquels - la figure 1 représente en perspective, de manière schématique, un bâtiment conforme à la présente invention - la figure 2 représente, en perspective et de manière éclatée, l'ossature métallique du bâtiment représenté à la figure 1 - de la même manière qu'à la figure 2, la figure 3 représente l'ossature sous forme assemblée - la figure 4 représente une vue en coupe du bâtiment terminé, selon le plan de coupe IV-IV de la figure 3. Dans la description ci-après, on réservera le terme "assemblage" à la réunion par voie manuelle de deux pièces au moins de l'ossature métallique, même si pour ce faire des éléments de liaison, tels que vis, doivent être utilisés. Par opposition à la définition précédente, on réservera ci-après le terme "fixation" ou "montage" à la disposition d'une pièce de l'ossature métallique sur une autre, à demeure, par exemple avec des joints ou cordons de soudure. Le premier mode de liaison, c'est-à-dire l'assemblage, est effectué par conséquent sur le chantier de construction, tandis que le second mode de liaison est obtenu en usine, avant les travaux du chantier. Dans la description ci-après, par le terme "emboîtement", on désigne toute forme d'assemblage ajusté et relativement précis entre deux pièces métalliques de l'ossature, quelles que soient les modalités de cet emboîtement, avec partie mâle sur une pièce et partie femelle sur l'autre pièce par exemple. De manière générale, un bâtiment selon l'invention comprend une ossature métallique 2, comprenant une infrastructure 3 noyée et ancrée dans un radier 4 en béton, et une superstructure 5 constituée elle-même, d'une part d'une pluralité de poteaux 6 répartis selon le pourtour de l'habitation, séparés par des panneaux 7 de remplissage, assemblés librement par rapport à la superstructure, dont certains, par exemple 71 et 72, comportent des fenêtres ou portes, et d'autre part d'une charpente 8 supportant un toit 9. Cette ossature métallique est disposée sur une plate- forme d'assiette 19, consistant en un sol nivelé, la liaison de l'ossature 2 avec le sol étant obtenue comme décrit ci-après. Par référence aux figures 2 à 4, I'infrastructure 3 est un châssis servant de coffrage fixe et à demeure pour le radier 4, disposé à plat sur la plate-forme 19, comprenant quatre profilés métalliques 10 de chaînage, assemblés les uns aux autres selon un quadrilatère, par exemple un carré, et ancrés chacun vers l'intérieur et sur le radier 4. Chaque profilé 10 de chaînage a la forme d'une poutre en U, comportant une aile supérieure 10a, une aile inférieure 10b et une âme 10c. Vis-à-vis du radier, chaque profilé 10 est disposé en étant ouvert et dirigé sur le radier 4, dont le béton pénêtre entre les deux ailes 10a et 10b. Différents manchons 12 d'emboîtement inférieur des poteaux 6, saillant vers le haut et au-dessus de la surface du radier 4 ou du niveau supérieur du châssis 3, sont fixés à demeure, par exemple par soudure, sur chaque profilé 10 de chaînage, et ceci perpendiculairement audit châssis 3. Ces manchons d'emboîtement sont disposés selon la direction des profilés 10, et par conséquent selon chaque côté du châssis 3 de coffrage, à des intervalles de construction prédéterminés, fixant avant l'érection du bâtiment les points de réservation et d'assemblage des poteaux 6.Plus précisément, chaque manchon 12 d'emboîtement consiste en un élément profilé de faible hauteur, ayant lui aussi la forme d'une poutre en U, dont l'ouverture est dirigée vers l'extérieur, c'est-à-dire de l'âme 10c d'un profilé de chaînage en vis-à-vis ; dans ces conditions, le manchon 12 est fermé par rapport au radier 4. Chaque manchon 12 est entrecroisé, de manière rigide, par exemple par soudure, sur le profilé de chaînage 10 sur lequel il est monté. A cette fin, il existe une découpe 10d dans l'aile supérieure 10a du profilé 10 de chaînage, adaptée en forme et en dimensions à la pénétration perpendiculaire du manchon d'emboîtement 12, l'extrémité inférieure de ce dernier reposant sur l'aile inférieure 10b du profilé 10.Des joints ou lignes de soudure appropriés existent entre le manchon 12 et le profilé 10, selon les différentes lignes de jonction de ces deux pièces métalliques. Deux profilés de chaînage 10 consécutifs, disposés à angle droit, sont assemblés l'un à l'autre grâce à un moyen 14 d'assemblage manuel, disposé de part et d'autre sur les deux extrémités des deux profilés 10 respectivement, assemblées ou à assembler. Plus précisément, une cornière 1 1 d'assemblage comprend deux parties pouvant être montées l'une sur l'autre, consistant en deux montants 13 et 13' perpendiculaires aux profilés de chaînage 10, fixés à demeure, par soudure par exemple, aux deux extrémités des deux profilés 10 à assembler, c'est-à-dire contre l'une des sections terminales de ces derniers. Chaque montant 13 ou 13' comporte un flanc 13a, dans le même plan que l'âme 10c du profilé 10 adjacent, un flanc 13b perpendiculaire au profilé 10 et à l'âme 10c, et un rebord 13c parallèle au flanc 13a. A l'intérieur du volume déterminé par ses flancs, chaque montant 13 comprend deux pattes 15, fixées sur le flanc 13a, disposées l'une au-dessus de l'autre, et perpendiculaires auxdits flancs. Ces deux pattes 15 comportent deux perforations respectivement, alignées verticalement. Par assemblage des montants 13 et 13' à angle droit, les pattes 15 et 15' des deux montants respectivement se disposent les unes sur les autres, leurs perforations respectives étant alignées toujours verticalement, de manière à permettre le passage d'une clavette 50. Les montants 13 et 13' ont sensiblement la même hauteur que celle des manchons d'emboîtement 12, et leur extrémité inférieure est au même niveau que l'aile 10b des profilés 10. En position assemblée, les deux montants 13 et 13' constituent ensemble un manchon d'emboîtement d'un poteau d'angle 16. Ce dernier a une section adaptée en forme et en dimensions à la section des deux montants 13 et 13' assemblés de manière adjacente. Par conséquent, chaque poteau d'angle 16 a une section ouverte, et comprend deux flancs perpendiculaires 16a, deux flancs 16b perpendiculaires aux deux flancs 16a respectivement, et deux rebords internes 16c parallèles aux deux flancs 16a respectivement. La hauteur des deux flancs 16a est supérieure à celle des flancs 16b et 16c, de manière à envelopper par l'extérieur les deux montants 13 et 13' assemblés l'un sur l'autre. En ce qui concerne le radier 4, et sa liaison avec le châssis 3 de coffrage, et avec le plate-forme 19, les caractéristiques complémentaires suivantes sont à noter - une entretoise 20, comportant une partie droite 20a et deux extrémités recourbées à angle droit 20b, est disposée transversalement, par rapport à deux profilés de chaînage 10 assemblés à angle droit comme décrit précédemment; à cette fin, comme montré par la figure 3, les deux extrémités recourbées 20b sont insérées dans des perforations prévues à cet effet sur l'aile 10b des profilés assemblés - comme montré par la figure 4, et de manière traditionnelle, le radier est renforcé par un grillage 51 noyé dans le béton - différentes épingles 18 d'ancrage dans le radier 4, sont montées sur différents manchons 12 d'emboîtement, dans leurs parties entrecroisées sur les profilés de chaînage 10, c'est-à-dire disposées entre les deux ailes 10a et 10b ; à cette fin, comme montré par la figure 3, la partie de chaque épingle disposée entre ses deux branches pénètre de part en part le manchon d'emboîtement, en le traversant par ses deux ailes - enfin, comme montré par la figure 4, des pattes d'ancrage 53, fixées sur le dessous des montants d'angles 13 et 13', sont noyées dans des semelles de béton, obtenues au moment du coulage du radier 4 dans la plate-forme 19. Les poteaux 6 sont emboîtés et assemblés sur les manchons 12, à leurs extrémités inférieures, par des vis auto-taraudantes, ce qui évite toute procédure d'ajustement ou mise en coincidence d'orifices d'assemblage. Les poteaux 6 sont assujettis à leurs parties supérieures avec des poutres de chaînage 18, de section carrée, sur lesquelles sont fixés à demeure, par exemple par soudure, des éléments 19 perpendiculaires saillant vers le bas, sur lesquels s'emboîtent les extrémités supérieures 6b des poteaux 6. Par conséquent, de la même manière que pour les manchons d'emboîtement 12, les éléments d'emboîtement 19 sont disposés sur les poutres 18 de chaînage, à des intervalles de construction prédéterminés, en correspondance avec les intervalles des manchons d'emboîtement 12, destinés aux extrémités inférieures 6a des mêmes poteaux.Comme montré par la figure 3, les poutres 18 de chaînage sont assemblées les unes aux autres directement, ou indirectement, par exemple par l'intermédiaire de l'extrémité supérieure d'un poteau d'angle 16, pour aboutir à un cadre rigide, en correspondance avec le châssis de coffrage 3, et lié à ce dernier par les poteaux 6. Selon une variante d'exécution de la présente invention, ce cadre rigide peut être réalisé à l'identique du châssis de coffrage 3, les éléments d'emboîtement 19 étant identiques aux manchons d'emboîtement 12, en étant tournés vers le bas. Au total, et comme déjà dit, on aboutit ainsi à une ossature métallique ayant une très bonne résistance aux efforts ou sollicitations mécaniques, quoique celle-ci soit assemblée manuellement. Grâce à la structure définie précédemment, le procédé de construction suivant peut être mis en oeuvre a) après avoir préparé la plate-forme 19, c'est-à-dire nivelé cette dernière et creusé celle-ci au niveau des semelles d'ancrage, on assemble à plat les quatre profilés de chaînage 10 comportant chacun des manchons d'emboîtement 12, dirigés vers le haut, et deux montants 13 d'assemblage disposés à leurs deux extrémités ; on obtient ainsi un châssis 3 de coffrage les pièces annexes du châssis, telles que les épingles 18 et les entretoises 17 sont ensuites assemblées avec les profilés de chaînage 10 b) on coule un radier de béton à l'intérieur du châssis de coffrage, tout en distribuant le béton dans les trous de la plate-forme destinés à noyer les pattes d'ancrage 53 ; et on nivelle le radier 4 sur le niveau supérieur des profilés de chaînage, c'est-à-dire sur le niveau de l'aile supérieure 10a c) puis après séchage du radier, on emboîte par leurs extrémités inférieures 6a les poteaux 6 sur les manchons 12 d'emboîtement, saillant vers le haut à partir du radier 4 ; ces poteaux sont assemblés comme déjà dit avec les vis auto-taraudantes d) les différentes poutres 18 de chaînage sont ensuite emboîtées et assemblées, par leurs éléments perpendiculaires 19, sur les extrémités supérieures 6b des poutres 6 érigées ; il en est de même pour la poutre d'angle 16, déjà emboîtée par son extrémité inférieure sur les montants 13 et 13' assemblés ; ces différentes poutres de chaînage sont assemblées entre elles, et au poteau 6 ou 16, toujours avec des vis auto-taraudantes 17 e) puis, la superstructure est ensuite complétée de manière traditionnelle, pour obtenir notamment la charpente du bâtiment et le toit. Comme déjà dit plus haut, le radier 4 peut être supprimé et remplacé par un simple plancher posé et supporté par le châssis 3, par tous moyens appropriés tels que pattes prévues sur les profilés 10 de chaînage. REVENDICATIONS 1. Bâtiment (1) comprenant une ossature métallique (2) comportant une insfrastructure (3) fixée dans le sol, et une superstructure (5) constituée de poteaux (6) séparés par des panneaux (7) de remplissage, et d'une charpente (8) supportant un toit (9), caractérisé en ce que d'une part l'infrastructure (3) est un châssis disposé à plat, comprenant des profilés métalliques (10) de chaînage, assemblés (11) les uns aux autres, et d'autre part des manchons (12) d'emboîtement inférieur des poteaux, saillant vers le haut au-dessus du niveau supérieur du châssis, sont fixés à demeure sur ce dernier perpendiculairement aux profilés, à des intervalles de construction prédéterminés. 2. Bâtiment selon la revendication 1, selon lequel l'infrastructure (3) est noyée et ancrée dans un radier (4), caractérisé en ce que le châssis (3) sert de coffrage fixe au radier (4), chaque profilé de chaînage (10) étant ancré vers l'intérieur sur le radier (4), lui-même nivelé sur le niveau supérieur du châssis (3). 3. Bâtiment selon la revendication 1, selon lequel l'infrastructure (3) supporte un plancher, caractérisé en ce que le châssis (3) supporte ledit plan cher. 4. Bâtiment selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque profilé (10) de chaînage a une section en U, ouverte sur le radier (4). 5. Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque manchon (12) d'emboîtement consiste en un élément profilé, entrecroisé de manière rigide avec un profilé de chaînage (10). 6. Bâtiment selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément profilé (12) a une section en U. 7. Bâtiment selon les revendications 4, 5 et 6, caractérisé en ce que l'entrecroisement rigide est obtenu par une découpe au moins dans l'aile (10a) supérieure du profilé (10) de chaînage, adaptée en section à la pénétration perpendiculaire de l'élément profilé (12), des joints de soudure existant selon les différentes lignes de jonction entre le profilé de chaînage et l'élément profilé d'emboîtement. 8. Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis de coffrage (3) comprend au moins une cornière (11) d'assemblage de deux profilés (10) de chaînage disposés angulairement, ladite cornière étant constituée de deux montants (13,13') perpendiculaires, fixés à demeure aux deux extrémités assemblées des deux profilés de chaînage respectivement, et ces deux flancs étant assemblés l'un à l'autre avec un moyen (14) d'assemblage manuel. 9. Bâtiment selon la revendication 8, caractérisé en ce que, du côté dirigé vers l'intérieur du châssis du coffrage (4), les deux montants (13,13') comprennent respectivement deux parties (15,15') complémentaires du moyen (14) d'assemblage manuel. 10. Bâtiment selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux montants (13,13') adjacents de la cornière assemblée constituent ensemble un manchon d'emboîtement d'un poteau d'angle (16). 11. Bâtiment selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux profilés de chaînage (10) assemblés angulairement sont renforcés par une entretoise (17) transversale les reliant. 12. Bâtiment selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce qu'une épingle (18) d'ancrage dans le radier (4) est montée sur la partie du manchon (12) d'emboîtement, entrecroisée sur le profilé de chaînage (10). 13. Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que les poteaux (6) emboîtés sur les manchons (12) sont assemblés sur ces derniers par des vis auto-taraudantes. 14. Bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce que les poteaux (6) sont assujettis à leur partie supérieure avec des poutres (18) de chaînage, sur lesquelles sont fixés à demeure des éléments (19) perpendiculaires saillant vers le bas, sur lesquels s'emboîtent les extrémités supérieures (6b) desdits poteaux respectivement, et disposés à des intervalles de construction prédéterminés, en correspondance avec les intervalles des manchons (12) d'emboîtement des extrémités inférieures (6a) des mêmes dits poteaux. 15. Bâtiment selon la revendication 14, caractérisé en ce que les poutres (18) de chaînage forment ensemble un cadre rigide, par assemblage les unes aux autres, directement ou indirectement. 16. Procédé de construction d'un bâtiment (1) selon lequel on érige une ossature métallique (2) comportant une infrastructure (3), et une superstructure (5) constituée de poteaux (6) séparés par des panneaux (7) de remplissage, et d'une charpente (8) supportant un toit, caractérisé en ce que a) sur une plate-forme (19) d'assiette, avec des profilés métalliques (10) de chaînage comportant des manchons (12) d'emboîtement saillant perpendiculairement vers le haut, on assemble à plat un châssis (3) b) on emboîte par leurs extrémités inférieures (6a) les poteaux (6) sur les manchons (12) d'emboîtement c) et on complète la superstructure obtenue. 17. Procédé selon la revendication 16, et selon lequel on noye et on ancre l'infrastructure dans un radier (4), caractérisé en ce qu'on coule le radier (4) à l'intérieur du châssis (3) servant à son coffrage, et on nivelle le radier sur le niveau supérieur des profilés de chaînage (10).