Brevet FR2673963A1 — publié le 19920918

Panneau de construction préfabriqué à collaboration bois béton et son procédé de fabrication. La présente invention concerne la construction de bâtiments à l'aide de panneaux préfabriqués. Ces derniers sont destinés à être fixés sur une structure précedemment édifiée. Un tel type de construction présente souvent l'avantage d'être relativement économique. Typiquement de tels panneaux sont utilisés pour constituer les murs paroi extérieures d'un bâtiment. Un panneau est alors généralement vertical et maintenu à partir de ses bords supérieur et inférieur. Dans ces conditions il supporte des efforts qui lui sont notamment appliqués par le vent et qui le font fléchir tantôt vers l'intérieur tantôt vers l'extérieur du bâtiment. Il peut aussi avoir à supporter des efforts verticaux ou horizontaux qui lui sont appliqués par l'intermédiaire des éléments auxquels il est fixé. Il a du d'autre part supporter des efforts de manutention parfois plus importants entre sa fabrication et sa mise en place. Il a été déjà proposé, pour permettre à de tels panneaux de résister à ces efforts, d'utiliser une collaboration bois béton. Un panneau ainsi réalisé comporte - Une plaque de béton, typiquement destinée à venir en facade d'un bâtiment à construire. - Des membrures de bois s'étendant au contact d'une face postérieure de cette plaque. Ces membrures sont typiquement destinées à être verticales dans leur disposition définitive. Cette face postérieure peut être orientée vers l'intérieur de ce bâtiment. Des couches d'isolation sont alors habituellement disposées contre cette face entre ces membrures. La face postérieure.peut cependant aussi être disposée vers l'extérieur d'un bâtiment. - Et des pièces de liaison métalliques liant ces membrures à cette plaque. La présente invention a pour but de permettre la réalisation de tels panneaux d'une manière qui procure l'un au moins des avantages suivants - bonne résistance du panneau aux efforts en raison d'une collaboration parfaite entre le bois et le béton, - faible coût de fabrication du panneau, - faible coût de manutention et de fixation du panneau lors de la construction d'un bâtiment. - aspect agréable tant depuis l'intérieur que depuis l'extérieur de ce bâtiment. Et, dans ce but elle a notamment pour objet un panneau de construction préfabriqué à collaboration bois béton dans lequel un ensemble de pièces de liaison est prévu pour accrocher une plaque de béton à des membrures de bois, ce panneau étant caractérisé par le fait que cet ensemble comporte des tubes connecteurs pour transmettre des efforts entre ces membrure et cette plaque dans le plan de cette plaque. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après comment la présente invention peut être mise en oeuvre, étant entendu que les éléments et dispositions mentionnés et représentés ne le sont qu'à titre d'exemples non limitatifs. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue en perspective d'un panneau selon la présente invention. La figure 2 représente une vue de ce panneau en coupe par un plan horizontal II-II de la figure 1. La figure 3 représente une vue d'une partie basse de ce panneau en coupe par un plan vertical, ce panneau étant fixé sur un élément d'appui bas. La figure 4 représente une vue en perspective d'un tube connecteur de ce panneau. La figure 5 représente une vue de côté d'une pièce d'accrochage de ce panneau. La figure 6 représente une vue en coupe d'un coffrage utilisé pour la fabrication d'un tel panneau. Les éléments du panneau donné en exemple forment trois groupes principaux. Un premier groupe est constitué par une plaque de béton 2 s 'étendant selon une surface de panneau dans des directions longitudinale X et transversale Y. Cette plaque présente deux faces antérieure 4 et postérieure 6 séparées par l'épaisseur 5 de cette plaque. Elle est percée de deux fenêtres telles que 3. Elle est constituée de béton vibré renforcé par une armature interne formée par un treillis d'acier 8. Typiquement sa longueur, selon la direction X, est comprise entre 2m40 et 12 m, sa largeur selon la direction Y entre 0,3m et 2,70 m et son épaisseur selon une direction Z entre 6 et 12 cm. Pour la description du panneau on considèrera parfois ci-après qu'il est fixé dans sa position définitive c'est-à-dire que la direction longitudinale X est verticale. Un deuxième groupe comporte deux membrures de bois 10, 12 s'étendant selon la direction longitudinale sur cette face postérieure 6. Chacune de ces membrures 10 a une épaisseur 14 selon laquelle elle fait saillie sur cette face postérieure et une largeur 16 qui s'étend selon la direction transversale. Elle présente une face antérieure 18 en regard de la face postérieure de la plaque de béton, une face postérieure 20 opposée à cette face antérieure, et deux faces latérales 22 et 24. Plus particulièrement cette épaisseur et cette largeur sont typiquement comprises entre 11 et 20 cm et la face antérieure 18 est en appui par contact direct sur la face postérieure de la plaque 2. Une lisse basse 26 en bois s'détend transversalement au bas des membrures 10 et 12 au-dessus du bord inférieur de la plaque 2 à laquelle elle est fixée par des vis telles que 28. La partie basse de la plaque de béton 2, c'est-à-dire celle qui est dépourvue de membrures, a pour rôle de couvrir et de cacher une structure d'appui 29 sur laquelle la lisse 26 vient reposer lors du montage du panneau pour y être ensuite fixée. Des membrures telles que 10 et 12 pourraient se prolonger au-dela des bords de la plaque 2 pour réaliser une liaison du panneau à distance de ces bords. Un troisième groupe comporte, de manière générale, un ensemble de pièces de liaison qui se succèdent longitudinalement le long de chaque membrure pour lier la plaque de béton 2 à cette membrure. Chacune de ces pièces présente une étendue selon une direction de liaison Z perpendiculaire à la surface de panneau. Elle comporte un tronçon antérieur lié à la plaque de béton et un tronçon postérieur lié à la membrure. Ce tronçon postérieur porte au moins une surface d'appui sur bois pour prendre appui sur cette membrure. Les projections des surfaces d'appui de cet ensemble selon la direction longitudinale définissent des aires d'appui longitudinal sur bois, les projections de ces surfaces d'appui selon la direction de liaison définissant des aires d'accrochage au bois lorsque ces surfaces regardent vers la plaque de béton. Les aires d'appui longitudinal sont prévues pour la transmission des efforts longitudinaux entre le béton et le bois. Les aires d'accrochage sont nécessaires pour résister aux efforts d'arrachement qui tendent à écarter les membrures de la plaque de béton. Selon une disposition générale propre à la présente invention celles desdites surfaces d'appui sur bois qui définissent les aires d'appui longitudinal sur bois sont au moins majoritairement constituées par les surfaces externes de tubes connecteurs tels que 30 qui font partie de l'ensemble des pièces de liaison. Chacun de ces tubes a un axe 32 dont la direction est au moins relativement proche de la direction de liaison Z. Son tronçon antérieur 34 est encastré dans la plaque de béton 2. Son tronçon postérieur 36 pénétre dans la face antérieure d'une membrure 10 ou 12, à distance des deux faces latérales de celle-ci, sur une fraction seulement de l'épaisseur de celle-ci. L'utilisation de tels tubes connecteurs a déjà été proposée pour la réalisation d'un "plancher à collaboration bois béton" dans la demande de brevet européen publiée EP-A nOO 280 228 (Entreprise Paris Ouest) et le brevet américain correspondant 4 841 703 (FO 15 768). Dans un tel plancher aucun effort d'arrachement n'est à prendre en compte. Un tel tube connecteur est avantageusement constitué d'acier et il présente une section circulaire de manière à en permettre une fabrication simple et à permettre une réalisation facile de son encastrement dans une membrure de bois. Son diamètre est de préférence compris entre 30 et 80 % de la largeur de la membrure dans laquelle il pénètre. Sa longueur, qui s'étend selon la direction de liaison Z, est typiquement comprise entre 60 et 150 mm. Son tronçon antérieur 34 a été noyé dans le béton de la plaque 2. Son tronçon postérieur 36 a été engagé à force dans une rainure ou un trou circulaire creusé préalablement dans la membrure. A partir de la face antérieure de celle-ci ce tronçon s'étend sur une fraction avantageusement comprise entre 20 % et 50 % de l'épaisseur de la membrure. Les tubes connecteurs tels que 30 se succèdent le long de la membrure avec un intervalle entre axes qui est typiquement compris entre 30 et 60 cm. Selon une disposition avantageuse celles desdites surfaces d'appui sur bois qui définissent les aires d'accrochage au bois sont au moins majoritairement constituées par des surfaces de pièces d'accrochage 38 qui font elles aussi partie de l'ensemble des pièces de liaison mais qui sont distinctes des tubes connecteurs 30. Ces pièces d'accrochage présentent des raidéurs en flexion moindres que celles de ces tubes. Elles sont interposées entre ces tubes le long de chaque membrure 10. Plus particulièrement ces pièces sont des vis ou des clous dont un fût comporte un tronçon postérieur fileté ou cranté 40 qui est engagé dans la face antérieure de la membrure à distance des faces latérales 22, 24 de celle-ci. Un tronçon antérieur 42 de ce fût et une tête élargie 44 munie d'une rondelle 45 sont encastrées dans la plaque de béton 2.Plus particulièrement encore ces pièces sont des vis d'acier 38 du genre dit tirefond. Les faces antérieures des filets de ces vis définissent lesdites aires d'accrochage. La permanence de la qualité de l'accrochage qui est réalisé grâce à ces vis est liée à la présence des tubes connecteurs qui sont très raides et s'opposent à tout déplacement longitudinal des membures par rapport à la plaque de béton. En l'absence de ces tubes connecteurs les fûts de ces vis fléchiraient dans le bois en l'écrasant et en le déformant de manière irréversible, notamment en présence des efforts de flexion alternés qui sont appliqués au panneau. La répétition de ces déformations finirait par faire disparaître la résistance des vis aux efforts d'arrachement.Il est de plus clair qu'une absence de résistance aux efforts d'arrachement, que cette absence résulte d'une absence de telles vis, ou d'une disparition de leur résistance à l'arrachement, entraînerait un déchaussement au moins partiels des tubes connecteurs, ce qui ferait disparaître la collaboration entre le bois et le béton et entraînerait la ruine du panneau. Le risque d'une telle ruine est particulièrement grand dans le cas non représenté où les membrures s'étendent au-delà des bords de la plaque de béton. On peut remarquer par ailleurs que les tubes connecteurs 30 assurent la transmission d'efforts transversaux (selon la direction Y) lorsque le panneau reçoit, par l'intermédiaire de ses membrures, et à partir de la structure qui le porte, des efforts orientés dans son plan, le panneau assurant alors une fonction de raidisseur. Les vis 38 pénètrent dans les membrures telle que 10 sur une fraction avantageusement comprise entre 20 % et 80 % de l'épaisseur de cette membrure. Le diamètre maximal de leur fût est typiquement compris entre 6 et 20 mm. Les tronçons antérieurs 34 et 42 des pièces de liaison constituées par les tubes 30 et les vis 38 pénètrent dans la plaque de béton 2 sur une distance qui est avantageusement comprise entre 20 % et 70 % de .de l'épaisseur de celle-ci. Ils peuvent être soudés au treillis 8. Un procédé de fabrication d'un tel panneau comporte de manière générale les étapes suivantes - on encastre les tronçons postérieurs 36, 40 des pièces de liaison 30 et 38 dans les membrures 10 et 12, - on positionne ces membrures par rapport à un coffrage 46 prévu pour le coulage de la plaque de béton 2 de manière que les tronçons antérieurs 34 et 42 de ces pièces de liaison soient placés dans l'espace prévu pour le béton, - et on coule du béton dans ce coffrage. Ce coffrage est avantageusement horizontal, les membrures étant placées au-dessus. Ce procédé peut être mise en oeuvre soit dans un atelier prévu pour cela, soit de façon foraine c'est-à-dire sur le site même de la construction du bâtiment dans lequel le panneau doit être incorporé. REVENDICATIONS 1 - Panneau de construction préfabriqué à collaboration bois béton dans lequel un ensemble de pièces de liaison (30, 38) est prévu pour accrocher une plaque de béton (2) à des membrures de bois (10, 12), ce panneau étant caractérisé par le fait que cet ensemble comporte des tubes connecteurs (30) pour transmettre des efforts entre ces membrures et cette plaque dans le plan de cette plaque. 2 - Panneau selon la revendication 1 comportant - une plaque de béton (2) s'étendant selon une surface de panneau dans des directions longitudinale (X) et transversale (Y) et présentant deux faces antérieure (4) et postérieure (6) séparées par l'épaisseur de cette plaque, - des membrures de bois (10, 12) s'étendant selon la direction longitudinale sur cette face postérieure (6), chacune de ces membrures (10) ayant une épaisseur (14) selon laquelle elle fait saillie sur cette face postérieure et une largeur (16) selon ladite direction transversale, et présentant une face antérieure (18) en regard de cette face postérieure de la plaque de béton, ainsi qu'une face postérieure (20) opposée à cette face antérieure, et deux faces latérales (22, 24), - et un ensemble de pièces de liaison qui se succèdent longitudinalement le long de chaque dite membrure pour lier la plaque de béton (2) à cette membrure, chacune de ces pièces présentant une étendue selon une direction de liaison (Z) perpendiculaire à ladite surface de panneau, et comportant un tronçon antérieur lié à la plaque de béton et un tronçon postérieur lié à cette membrure, ce tronçon postérieur portant au moins une surface d'appui sur bois pour prendre appui sur cette membrure, les projections des surfaces d'appui sur bois de cet ensemble selon la direction longitudinale définissant des aires d'appui longitudinal sur bois, les projections de ces surfaces d'appui sur bois selon la direction de liaison définissant des aires d'accrochage au bois lorsque ces surfaces regardent vers la plaque de béton, - ce panneau étant caractérisé par le fait que celles desdites surfaces d'appui sur bois qui définissent lesdites aires d'appui longitudinal sur bois sont au moins majoritairement constituées par les surfaces externes de tubes connecteurs (30) qui font parties dudit ensemble de pièces de liaison, chacun de ces tubes ayant un axe (32) dont la direction est au moins relativement proche de la direction de liaison (Z) et comportant un tronçon antérieur (34) encastré dans la plaque de béton (2) et un tronçon postérieur (36) pénétrant dans la face antérieure (18) d'une membrure à distance des faces latérales (22, 24) de celle-ci, sur une fraction seulement de l'épaisseur (14) de celle-ci. 3 - Panneau selon la revendication 2 caractérisé par le fait que celles desdites surfaces d'appui sur bois qui définissent les aires d'accrochage au bois sont au moins majoritairement constituées par des surfaces de pièces d'accrochage (38) qui font parties dudit ensemble de pièces de liaison, qui présentent des raideurs en flexion moindres que celles des tubes connecteurs (30) et qui sont interposées entre ces tubes le long de chaque membrure (10). 4- Panneau selon la revendication 3 caractérisé par le fait que lesdites pièces d'accrochage sont des vis (38) ou clous dont un fût fileté ou cranté est engagé dans la face antérieure de ladite membrure (10) à distance des faces latérales (22, 24) de cette membrure, et dont une tête élargie est encastrée dans ladite plaque de béton (2). 4 - Panneau selon la revendication 2, dans lequel le diamètre dudit tube connecteur (14) est suffisant pour permettre au béton de pénétrer sans ségrégation sensible dans l'espace intérieur audit tronçon antérieur (34) de ce tube lors du coulage de ladite plaque de béton (8). 6- Panneau selon la revendication 2, dans lequel ledit tube connecteur (30) présente une section circulaire de manière à en permettre une fabrication simple et à permettre une réalisation facile de son encastrement dans ladite membrure (2). 7- Panneau selon la revendication 6, dans lequel le diamètre dudit tube connecteur (30) est compris entre 30 et 80 % de la largeur de ladite membrure (10). 8 - Panneau selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits tronçons postérieurs des tubes connecteurs (30) et des pièces d'accrochage pénétrent dans la face antérieure de ladite membrure de bois (10) sur des fractions comprises entre 20 et 50 % et entre 20 % et 80 % de l'épaisseur (14) de cette membrure, respectivement. 9 - Procédé de fabrication d'un panneau selon la revendication 2 ci-dessus, ce procédé comportant les étapes suivantes - on encastre lesdits tronçons postérieurs (36, 44) des pièces de liaison (30, 38) dans lesdites membrures (10, 12), - on positionne ces membrures par rapport à un coffrage (46) prévu pour le coulage de ladite plaque de béton (2) de manière que lesdits tronçons antérieurs (34, 42) de ces pièces de liaison soient placés dans l'espace prévu pour le béton, - et on coule du béton dans ce coffrage. 10 - Procédé selon la revendication 9 caractérisé par le fait que ledit coffrage (46) s'étend selon un plan horizontal, lesdites membrures (10, 12) étant placées au-dessus de ce coffrage.