Brevet FR2708299A1 — publié le 19950203

L'invention est relative à un procédé de construction industrialisée mixte acier-béton permettant une récupération énergétique des apports thermiques entre les milieux extérieurs et intérieurs. Il vise principalement des applications dans le cadre d'élaboration de logements individuels ou d'immeubles de taille moyenne. Les procédés existants recherchent à isoler l'Homme de son environnement, en le coiffant d'une enveloppe isolante réalisée soit à partir d'un assemblage et entassement d'une pluralité d'éléments unitaires tels que notamment briques, parpaings, pierres de taille, soit à partir de panneaux préfabriqués en de plus grandes dimensions, notamment en béton, en plâtre, rapportés sur une ossature souvent élaborée grâce à des profilés de béton précontraint. On connaît également d'autres procédés de construction, couramment rencontrés dans le cadre d'élaboration d'immeubles ou de tours de grande hauteur pour un usage industriel et tertiaire, ces derniers mettent en oeuvre tout d'abord une ossature généralement métallique, en bois ou béton précontraint, qui est comblée dans un deuxième temps par des pans en amianteciment, en bois, en béton, en verre ..... Cependant, ce type de réalisation ne peut pas être transféré à des logements de moindre surface habitable ; car à l'origine, ces procédés ont été développés pour des réalisations pratiquement unitaires. L'industrialisation de ces techniques a mis en évidence la rapidité d'obtention de panneaux préfabriqués à des coûts moindres par rapport à un mode de construction traditionnelle, mais en même temps, a fait apparaître des inconvénients liés aux contraintes d'utilisation de moule et de coffrage dont la taille ne pouvait pas être augmentée indéfiniment, ce qui engendre une limitation dans la taille et dans la masse des panneaux ainsi obtenus. Le procédé, objet de l'invention, vise à pallier les inconvénients des techniques antérieures, en proposant une préfabrication industrielle de panneaux collaborants destinés à s'adapter sur des ossatures de poutrelles et profilés métalliques de grande diffusion, préalablement solidarisés aux fondations. A cet effet, le procédé d'élaboration de panneaux se caractérise en ce que l'on utilise des pans métalliques, dont la section transversale présente des nervures de profils variés, conformant des canaux selon l'une des directions du pan, les pans métalliques, étant rendus solidaires, notamment au niveau des canaux, à l'ossature métallique d'une habitation afin de réaliser le bardage, les planchers de tous les niveaux, et la toiture, lesdits pans sur l'une des faces étant recouverts d'une couche de béton, éventuellement enrichi de fibres. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures - la figure 1 est une vue en perspective et en coupe, d'un détail d'une habitation réalisée selon la mise en oeuvre du procédé - la figure 2 est une vue en perspective et en coupe d'une habitation réalisée selon la mise en oeuvre du procédé - la figure 3 est une vue plane illustrant la récupération d'énergie au niveau du faîtage d'une habitation selon la mise en oeuvre du procédé. Selon un mode préféré de mise en oeuvre de ce procédé, on réalise à partir de bobines de tôle en acier, une série d'opérations élémentaires en vue d'obtenir des profilés 1 de différents gabarits et de diverses sections droites 2. Ainsi, on élabore des profilés plats, fermés, ouverts, présentant une surface plane ou nervurée, dont les saillies peuvent avoir un profil brisé tel que notamment en queue d'aronde 3 plus ou moins prononcée, ou un profil arrondi 4 de forme ovoïde ou sphérique. En fonction du type du profilé, on utilise lesdits profilés 1 pour les diverses parties d'un logement qui seront explicitées plus loin dans la description. Cette étape peut être avantageusement réalisée en grande série, en dehors du site de construction des logements, les produits finis étant stockés en fonction de leur destination finale. Ainsi, ces profilés sont destinés à être utilisés pour des panneaux recouvrant la toiture 5, le bardage 6 (murs extérieurs), le plancher 7. On réalise ensuite une ossature 9 servant de squelette à l'habitation, cette ossature est préférentiellement obtenue à partir de poutrelles métalliques, de profils normalisés en I, en U, en L, en H, coopérant entre elles par tous moyens connus (soudage, rivetage, emboîtement...). Selon le gabarit de l'habitation, on divise cette ossature en au moins deux sousensembles, une ossature primaire 10 correspondant à la superstructure de la construction et aux points d'application de l'ensemble des charges résultantes, cette ossature primaire étant en outre solidaire des fondations préférentiellement obtenues à partir de coffrage perdu pour longrine et une ossature secondaire 11 coopérant à la primaire 10 par des moyens similaires. On dispose également aux emplacements 12 opportuns de l'ossature métallique, des précadres au droit des ouvertures ces éléments assurent les fonctions suivantes : linteaux, tableaux, seuils ou appuis, dormants pour portes-fenêtres, coffres de volets roulants. Les espaces libres de l'ossature sont comblés par les différents types de profilés en fonction de leur destination finale. Ainsi, pour une application aux bardages 6, les profilés 1 présentent préférentiellement un profil nervuré à base de queue d'aronde 3 ou d'ovoïde 4, la face munie de ces formes en saillie étant disposée vers l'extérieur de l'habitation, laissant de ce fait une pluralité de canaux 13 longilignes verticaux dirigés vers l'intérieur de la construction, correspondant aux parties repoussées des queues d'aronde 3 ou des ovoïdes 4, en regard de l'espace intérieur du logement ; néanmoins, on prend soin de faire coopérer lesdits canaux 13 avec l'ossature secondaire 11, surtout en partie haute et basse de cette dernière. Selon les applications requises, on rend étanche ces canaux 13 par leur recouvrement à l'aide de tous moyens connus 14 (papier adhésif, feuille mince...). Pour application de plancher 7 à tous les niveaux, on utilise de préférence un profilé en I dont la section transversale présente des ondulations plus ou moins régulières en amplitude et en fréquence de répétition ; par contre, on opte pour les nervures à sections aplaties pour l'utilisation en toiture 5. Lorsque l'ensemble de ces divers profilés est solidarisé aussi bien aux ossatures primaire 10 que secondaire 11, en respectant bien entendu leur orientation respective vis-à-vis de leur environnement, on dispose d'une part, par pompage une épaisseur de béton 15 sur les profilés horizontaux, le béton venant au moins recouvrir les ondulations, ces dernières servant de points d'ancrage à la dalle une fois le béton pris, et d'autre part, par une projection de béton similaire sur l'enveloppe périphérique du bardage 6 vertical. Afin d'augmenter la cohésion du béton 15 sur les profilés horizontaux et verticaux, on incorpore dans ce dernier des fibres 16 en matière plastique, notamment en polypropylène. Par ailleurs, l'adjonction des ces fibres alliée à la faible quantité d'eau contenue dans ce mélange réduisent les phénomènes de retraits d'une manière très significative ; on note également que le profil accidenté des pans métalliques participe à la répartition des contraintes et à au rattrapage des déplacements relatifs entre la couche de béton et la partie métallique. Le béton 15 ainsi projeté et enrichi de fibres 16 permet de conserver et de préserver les propriétés mécaniques de la paroi et également la finition des divers parements incorporés, tout en améliorant grandement leur mise en oeuvre comparée à des solutions classiques (coulage de béton entre des banches puis mise en vibration du mélange liquide). Selon une autre caractéristique essentielle du procédé, objet de 1 l'invention, on utilise les canaux 13 présents sur l'ensemble de l'enveloppe intérieure du bardage 6 afin de récupérer l'énergie calorifique stockée par accumulation thermique dans les parois. On réalise ainsi une mise en communication au niveau de la portion inférieure 17 des canaux 13 avec un collecteur 18 intérieur qui assure une admission d'air frais et on prévoit de disposer sur ce collecteur 18 un certain nombre d'organes de réglage, notamment conformés en volets, permettant à l'utilisateur de régler le débit d'air entrant. L'air admis dans ce collecteur 18 est entraîné par dépression à l'intérieur desdits canaux 13 vers la toiture 5. Dans son ascension verticale et/ou horizontale, le fluide se réchauffe au contact de la paroi et emmagasine les calories stockées dans l'ensemble des parements intérieurs de la construction, récupérant ainsi une partie de l'énergie solaire. Le fluide caloporteur est récupéré au faîtage au sein d'un collecteur 19 en liaison avec l'aspiration d'une ventilation 20 double flux, étant bien entendu que cette dernière peut être éventuellement munie de dispositifs de régulation de débit. Ainsi, des thermostats adapteront les quantités d'air pompé de l'extérieur et redistribué vers l'intérieur ou vers l'atmosphère en fonction des besoins (saisons, conditions climatiques). Le fluide réchauffé est redistribué dans l'ensemble des pièces par un réseau 21 approprié venant compléter en parallèle les moyens de chauffage classiques de l'habitation. On prévoit également de disposer sur l'ensemble de ce réseau une pluralité de filtres à poussière. Ce système garantit en outre les règles d'élaboration d'une construction, qui font obligation de ventiler l'intervalle, situé entre les sous-faces de couverture (ardoise, terre cuite, métal, etc...) et le volume intérieur isolant de la construction. Ce mode de construction d'habitation garantit une mise hors d'eau de l'ensemble du volume habitable, ce qui permet aux différents corps de métier de commencer les travaux de finition intérieurs dans des délais les plus courts. Ainsi, l'ossature métallique revêtue de son enveloppe de panneaux béton enrichipans métalliques, reçoit dans un premier temps la pluralité de cloisons isolantes et plafonds délimitant la surface habitable l'ensemble des réservations préalablement établies dans les panneaux est libéré afin de permettre l'intégration des pieuvres préfabriquées destinées aux réseaux de chauffage, de plomberie, d'électricité, et le montage au sein des précadres de l'ensemble des portes et fenêtres. Par ailleurs, étant donné que la toiture 5 est étanche, l'utilisation de panneaux 1 métalliques à des fins de toiture, permet à l'Homme de l'Art de s'affranchir d'un certain nombre de contingences qu'il aurait mises en oeuvre avec des moyens de couverture classiques ; il peut ainsi diminuer la densité de remplissage en ardoise ou en tuile, ces éléments abandonnant leur fonction de protection de l'habitation, au profit seulement de leur rendu esthétique. Le procédé tel qu'il vient d'être décrit, outre sa grande simplicité de mise en oeuvre - la majorité des composants pouvant être fabriquée en dehors du site de construction et en grande série - donne au coffrage collaborant dont le profil transversal lui permettra une fonction supplémentaire de maintien du béton en faisant l'économie d'un coffrage double. Par ailleurs, les propriétés mécaniques des pans métalliques autorisent des réalisations architecturales complexes ; on peut ainsi les cintrer en plan sur de grands rayons de courbure, sans nuire aux habitudes de construction. On envisage donc d'étendre ce procédé d'élaboration à des constructions de dimensions beaucoup plus importantes, telles que notamment gymnase, salle polyvalente etc... Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés cidessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'élaboration de panneaux se caractérise en ce que l'on utilise des pans métalliques (1), dont la section transversale (2) présente des nervures de profils variés, conformant des canaux (13) selon l'une des directions du pan, les pans métalliques, étant rendus solidaires, notamment au niveau des canaux (13), à l'ossature métallique (9) d'une habitation afin de réaliser le bardage (6), les planchers (7,8) de tous les niveaux, et la toiture (5), lesdits pans, sur l'une des faces, étant recouverts d'une couche de béton (15), éventuellement enrichi de fibres (16). 2 - Procédé d'élaboration de panneaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise les canaux (13) présents sur l'ensemble de l'enveloppe intérieure du bardage (6) afin de récupérer l'énergie calorifique stockée par accumulation thermique dans les parois, et l'on réalise une mise en communication, d'une part, au niveau de la portion inférieure (17) des canaux (13) avec un collecteur (18) intérieur qui assure une admission d'air frais et l'on prévoit de disposer sur ce collecteur (18) un certain nombre d'organes de réglage, et d'autre part, au niveau du faîtage au sein d'un collecteur (19) en liaison avec l'aspiration d'une ventilation (20) notamment double flux, étant bien entendu que cette dernière peut être munie de dispositifs de régulation de débit. 3 - Procédé d'élaboration de panneaux selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on utilise, pour une application au bardage (6), des pans métalliques dont la section droite présente un profil nervuré à base de queue d'aronde (3) ou d'ovoïde (4), la face munie de ces formes en saillie étant disposée vers l'extérieur de l'habitation, laissant de ce fait une pluralité de canaux (13) longilignes verticaux dirigés vers l'intérieur de la construction. 4 - Procédé d'élaboration de panneaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise de préférence pour une appplication de planchers (7) à tous niveaux, un pan métallique (1) en I dont la section transversale présente des ondulations plus ou moins régulières en amplitude et en fréquence de répétition. 5 - Procédé d'élaboration de panneaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise, pour une application à la toiture (5), des pans métalliques (1) dont la section droite est longiligne et aplatie. 6 - Procédé d'élaboration de panneaux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on rend étanche les canaux (13) par le recouvrement à l'aide de tous moyens connus (14) (papier adhésif, feuille mince...). 7 - Procédé d'élaboration de panneaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on incorpore dans le béton (15) des fibres (16) en matière plastique, notamment en polypropylène. 8 - Procédé d'élaboration de panneaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on dispose aux emplacements (12) opportuns de l'ossature métallique (9), des précadres au droit des ouvertures, ces éléments assurant les fonctions suivantes : linteaux, tableaux, seuils ou appuis, dormants pour portes-fenêtres, coffres de volets roulants. 9 - Habitation obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'on élabore une ossature métallique (9) revêtue de panneaux mixtes acier-béton présentant des sections droites (2) de profils variés, en fonction de leur intégration finale au niveau du bardage (6), de planchers (7) de tous niveaux et de la toiture (5), les canaux (13) disposés sur les panneaux verticaux étant reliés à ladite ossature (9) et à un système de ventilation (20).