Brevet FR2704253A1 — publié le 19941028

PROCEDE DE CONSTRUCTION DE BATIMENTS A OSSATURE DE BETON ARME La présente invention concerne essentiellement un procédé de construction de bâtiment comportant une ossature formée d'éléments réalisés à base de béton, étant entendu qu'elle s'détend aux moyens utiles à la mise en oeuvre de ce procédé, ainsi qu'à tout bâtiment tel que construit selon ce procédé. Dans le cadre de la construction de bâtiments, impliquant la réalisation de plate-formes ou planchers à partir d'éléments en béton armé, l'invention a pour particularité d'utiliser des structures métalliques conçues pour combiner les fonctions d'ossature et/ou d'armature du béton avec celles de parois de coffrage du béton en cours de construction et/ou celles de moyens de soutènement provisoire, ces structures pouvant également comporter des éléments raidisseurs amovibles, éventuellement récupérables, de telle manière que l'on évite ou limite considérablement le besoin de piliers supports gênant les travaux à entreprendre sous les plate-formes ou planchers au cours du durcissement du béton. Les procédés antérieurs utilisent une structure de soutènement préalable qui ne sert que pendant la construction du bâtiment. Dès que le béton est solidifié, cette structure est démontée et évacuée du chantier. Cette façon de faire a pour inconvénient de nécessiter une "gestion" de la structure et des coffrages, afin que ces moyens puissent servir à nouveau dans d'autres chantiers. Cette gestion comprend notamment les nettoyages, les transports et l'entretien de ces matériels. L'invention a notamment pour but de proposer un procédé de contruction de bâtiment permettant d'éviter ces opérations de gestion. Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait que l'on réalise la structure de soutènement préalable, au moins partiellement avec des éléments métalliques creux susceptibles de servir de moyens de coffrage perdu, collaborant à la réalisation des éléments d'ossature du bâtiment constitués par coulage de béton dans lesdits éléments creux. Grâce à ce procédé, la structure métallique, ou tout au moins une partie de cette dernière, remplit un double rôle : un rôle de soutènement préalable et un rôle de moyen de coffrage, ce qui procure une économie substantielle de matériel. De plus, le procédé conforme à l'invention permet d'éviter les opérations de gestion évoquées ci-dessus. Il est avantageux d'utiliser une structure de soutènement constituer essentiellement d'éléments métalliques creux conçus de telle sorte que, une fois assemblés entre eux pour former ladite structure, leur volume intérieur communique. Grâce à cette disposition, il est possible de constituer les différents éléments d'ossature du bâtiment tels que des poteaux, des poutres et des solives, en une seule opération de coulage de béton. On peut en outre équiper ladite structure de moyen de coffrage de plancher, permettant la réalisation d'un plancher en béton, au cours de la même opération de coulage. Il peut être avantageux d'utiliser des moyens de renforcement provisoires de la structure de soutènement préalable, avant de couler le béton dans les éléments creux formant moyen de coffrage de cette structure. Grâce à l'utilisation de ces moyens de renforcement provisoires, il est possible d'utiliser une structure de soutènement préalable de plus faible dimension, ce qui a pour avantage d'en diminuer le coût, et de rendre les différents éléments constitutifs de cette structure plus légers et moins volumineux. L'invention concerne aussi une structure métallique permettant la mise en oeuvre du procédé spécifié ci-dessus. Cette structure comporte avantageusement, des profilés tubulaires destinés à constituer des moyens de coffrage perdu de poteaux d'ossature du bâtiment, et des profilés en "U" destinés à constituer des moyens de coffrage perdu de poutres d'ossature du bâtiment, ces profilés en "U" ayant une âme munie d'ouvertures destinées à assurer la communication entre l'intérieur desdits profilés tubulaires et l'intérieur des profilés en "U", une fois ladite structure assemblée. La structure peut en outre comporter des profilés en "U" destinés à constituer des moyens de coffrage perdu de solives d'ossature du bâtiment. Il est avantageux d'équiper les profilés tubulaires, au moins à l'une de leurs extrémités, d'une platine destinée à servir de moyens de fixation dudit profilé tubulaire avec un profilé en "U" de coffrage perdu de poutre. Il est avantageux d'équiper la structure d'éléments sensiblement plats, portant de solive à solive, destinés à constituer des moyens de coffrage d'un plancher. Dans le cas où la structure utilisée n'est pas suffisamment dimensionnée pour supporter la totalité de la charge due au béton coulé dans les éléments creux formant moyen de coffrage, on utilise, conformément à l'invention, des moyens de renforcement provisoires qui peuvent être constitués par des étais obliques fixés de façon démontable entre au moins certains des profilés tubulaires et le profilé en "U" adjacent qui est destiné à servir de coffrage perdu à une poutre. Alternativement, ces moyens de renforcement provisoires peuvent être constitués par un dispositif amovible composé d'un tirant fixé à chacune de ses extrémités sur une extrémité correspondante d'un profilé en "U", ce tirant étant maintenu tendu par des moyens solidaires d'une zone médiane dudit profilé en "U". L'invention concerne également un bâtiment réalisé selon le procédé défini ci-dessus, et/ou à l'aide d'une structure métallique telle que définie ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation de l'invention qui sont apparus particulièrement avantageux dans ses applications pratiques, sans être pour autant limitatifs des formes de mise en oeuvre de l'invention, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective partiellement écorchée d'un bâtiment une ossature réalisée à partir d'une structure métallique et de béton coulé conformément à la présente invention ;; - la figure 2 est une vue partielle schématique en plan d'une plate-forme du bâtiment montrant des éléments métalliques utilisés pour constituer l'ossature d'une plateforme du bâtiment selon un mode de réalisation de l'invention - la figure 3 est une coupe verticale en élévation à travers un poteau support de plate-forme dans un bâtiment en cours de construction, selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; ; - la figure 4 est une coupe verticale partielle schématique d'une poutre perpendiculairement au plan de la figure 3, suivant IV-IV de la figure 2 - la figure 5 est une coupe verticale partielle schématique d'une solive rejoignant la poutre de la figure 4, perpendiculairement à celle-ci, le plan de coupe étant pris suivant V-V de la figure 2 - la figure 6 est une vue schématique en élévation montrant un moyen de renforcement métallique provisoire de l'ossature selon un premier mode de réalisation ; - la figure 7 est une vue schématique en élévation montrant un moyen de renforcement provisoire de l'ossature métallique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 8 illustre une variante de réalisation des poteaux par rapport à la figure 3. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, la construction d'un bâtiment conformément à l'invention met en oeuvre une structure faite à partir d'éléments métalliques qui sont, certains au moins, utilisés à la fois pour participer à la constitution d'une ossature supportant chaque plate-forme, ou plancher, et pour constituer des parois de coffrage retenant le béton lors de son coulage et de son durcissement. Une telle ossature comporte en exemple des poteaux verticaux 1 et des poutres horizontales 2, complétés par des solives 3, recevant des dalles de plancher le tout en béton armé. Comme le montre les figures 2 et 3, chaque poteau 1 est limité par un élément métallique tubulaire vertical, qui est muni à son extrémité supérieure d'une platine rectangulaire 4 servant de bride de fixation avec des profilés métalliques limitant une poutre 2 qu'il supporte, cette fixation étant assurée par des boulons. Des solives 3 sont disposées transversalement aux poutres 2. Elles prennent appui par des profilés métalliques constituant leurs parois de coffrage, soit sur une platine de poteau 4, soit sur une semelle de forme rectangulaire 6 qui est soudée sur la face inférieure des parois métalliques analogues d'une poutre 2, au droit du croisement entre cette poutre 2 et la solive 3. Comme on peut le voir egalement sur la figure 2, la structure métallique comporte en outre des éléments plats, portant de solive à solive, qui sont destines à constituer des moyens de coffrage d'une dalle de béton formant plancher. Sur la figure 2 on a représenté un seul de ces éléments, référencé 7 en tirets. Comme on peut le voir sur la figure 3, cet élément 7 est, soit un panneau en matériau rigide 7a, également appelé prédalle par les professionnels, que l'on a représenté sur la partie droite du dessin, soit une plaque ondulée 7b telle que représentée sur la partie gauche du dessin. Conformément aux figures 3 et 5, la structure métallique de coffrage des poteaux 1, qui constitue des tubes métalliques de section circulaire, remplis de béton 80. Les poutres 2 comportent quant à elles, un profilé de forme générale en "U" forme lui-même par deux profilés juxtaposés de façon symétrique, 2a et 2b, présentant, l'un une forme générale en "S" et l'autre une forme générale en "Z". Les deux éléments 2a et 2b sont assemblés au moyen d'une semelle de liaison 8 qui forme l'àme du "U". L'écartement entre les éléments 2a et 2b est maintenu du côté de l'ouverture du "U" par des éléments d'entretoises 9. Il est à noter que l'extrémité inférieure des éléments 2a et 2b limitant une poutre 2 ne sont pas jointifs à leur extrémité inférieure, de manière à ménager entre eux un espace 10 permettant la constitution d'ouvertures de communication entre l'intérieur du "U" 2 et l'intérieur du poteau 1 adjacent de la structure. Comme le montre la figure 5, les solives 3 sont également constituées en intégrant un coffrage collaborant à l'ossature réalisé sous la forme de profilé en "U". Selon l'exemple représenté, les solives sont formées par la juxtaposition de deux profilés métalliques 3a et 3b dont l'un présente une section de forme générale en "S" et l'autre une section en forme générale de "Z". Les profilés 3a et 3b sont réunis de façon jointive par leur extrémité inférieure et ils sont assemblés par un cordon de soudure 11 comme représenté sur la figure 5. Comme le montrent les figures 3 à 5, les armatures en fil métallique 12 sont disposées à l'intérieur des profilés en "U" 2 et 3. Les profilés de poutre 2 sont en outre munis d'éléments raidisseurs 13 disposés verticalement le long de chaque aile du "U" au droit des boulons de fixation 5 (voir figure 2). Les poutres sont également munies de platines incorporées 14 soudées sur l'extrémité supérieure des ailes du "U" 2. Les platines 14 sont destinées à la fixation d'une poutre 2 avec l'extrémité inférieure d'un poteau 1 qui est muni à cet effet d'une platine inférieure 15. La fixation entre les platines 14 et 15 est effectuée par un boulonnage 16 (voir figure 3). Revenant à la figure 3, on remarque que la semelle de liaison 8 d'un profilé de poutre 2 présente au droit de chaque poteau 1, une ouverture 8a assurant la communication entre l'intérieur du profilé de poutre 2 et l'intérieur du poteau adjacent 1. La réalisation du bâtiment qui est représentée sur les dessins s'effectue de la façon suivante. Dans un premier temps, on met en place la structure métallique composée des poteaux 1, des poutres 2 et des solives 3, les poteaux 1 et les poutres 2 étant assemblés par boulonnage 5, 16 comme décrit précédemment, les solives 3 étant assemblées également par un boulonnage 17 avec les platines supérieures 4 ou avec les semelles d'appui des solives 6 sur lesquelles lesdites solives 3 prennent appui (voir notamment figures 2 et 3). Une fois la structure métallique assemblée, et après avoir disposé les éléments plats 7 sur chaque espace entre solive 3 comme représenté sur la figure 2, on procède au coulage du béton, par le haut, afin de remplir de béton l'intérieur des poteaux 1, l'intérieur des poutres 2, l'intérieur des solives 3, et afin de réaliser une épaisseur de béton destinée à former un plancher 18 au-dessus du plan formé par les éléments plats 7, les solives 3 et les poutres 2. On réalise ainsi en une seule opération le coulage de béton et à la fois les poteaux verticaux, les poutres et solives horizontales et le plancher. Les éléments d'ossature de bâtiment ainsi réalisés, à savoir poteaux, poutres et solives sont ainsi constitués à la fois par des éléments métalliques de structure (profilé tubulaire, profilé en "U"), par les éléments d'armature métallique interne et par le béton coulé à l'intérieur desdits éléments de structure. Dans le cas où les éléments métalliques utilisés pour constituer la structure métallique, c'est-à-dire les profilés tubulaires et les profilés en "U", ne présentent pas la rigidité nécessaire pour supporter le poids du béton fraîchement coulé et non encore solidifié, on peut utiliser des éléments démontables de renforcement de la structure métallique. Ces éléments peuvent comprendre des étais obliques 19 tel que représenté très schématiquement sur la figure 6. Les éléments 19 sont fixés par exemple par boulonnage, sur un profilé tubulaire 1 destiné à constituer un poteau et sur une semelle d'appui de solive 6. Pour renforcer provisoirement les solives 3 on peut utiliser le dispositif représenté sur la figure 7. Ce dispositif comprend un tirant 20 constitué par exemple par un fil en acier, qui est fixé à chacune de ses extrémités sur l'extrémité adjacente du profilé de solive 3 à renforcer. Le tirant 20 est maintenu tendu par des tiges verticales 21 fixées sur le profilé de solive 3, en des points médians de ce dernier. Il va de soi que le tirant 20 et les tiges de tension 21 sont fixés sur le profilé de solive 3 de façon amovible. On peut également utiliser comme moyen de renforcement temporaire de la structure métallique, des croisillons de contreventement horizontaux 22 (figure 2) et/ou verticaux 23 (voir figure 1). Parmi les variantes de réalisation particulièrement intéressantes dans la mise en oeuvre pratique du procédé de l'invention, il est utile maintenant de se référer à la figure 8 plutôt qu'à la figure 3 pour ce qui concerne une autre manière de réaliser, dans la structure métallique participant au coffrage, les cavités nécessaires au coulage en une seule fois du béton de l'ossature. Conformément à cette figure 8, le plateau tubulaire 1 reste de section circulaire, mais il est fermé en partie basse par une platine 25 d'assise sur la poutre, tandis que seule son extrémité supérieure est ouverte à travers la platine 4 de réception d'une poutre de l'étage suivant, pour permettre le remplissage du plateau lors du coulage du béton, comme il apparaît en partie basse de la figure pour la réalisation de la dalle 18. Aux mêmes fins, la poutre est constituée d'un profilé à section en I référencé 26 qui ne constitue pas les parois de coffrage de la poutre, mais s'intègre dans le béton. La section en I est percée d'ouvertures permettant le passage du béton à travers la semelle inférieure 27 fixée sur la platine 4 du plateau. Cette semelle inférieure est nettement plus large que la semelle supérieure 28, laquelle reçoit la platine inférieure 25 du plateau lors du coulage du béton. L'étanchéité autour de la platine est assurée par des closoires 29 qui sont ici des éléments métalliques fermant les intervalles des solives qui ne doivent pas être remplis par le béton. Il peut s'agir par exemple de fermer ainsi sur sa tranche, une tôle pliée de forte rigidité servant de coffrage perdu, pour réaliser une dalle nervurée, ou de fermer les intervalles entre les nervures d'une dalle préfabriquée 30 intégrant les solives et reposant sur l'aile inférieure du profilé en I 26. Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails des modes de réalisations particuliers choisis pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées aux réalisations particulières qui ont été décrites à titres d'exemples et à leurs éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. Toutefois, cette description aura fait apparaître comment l'invention permet d'éviter les opérations et matériels de gestion des coffrages traditionnels sur le chantier (montage, démontage, récupération, nettoyage, transport et entretien), dans la mesure où les parois de coffrage pour la coulée et le durcissement du béton sont constituées par des éléments métalliques qui restent intégrés à l'ossature définitive du bâtiment ainsi construit. On a vu également que les armatures internes du béton sont incorporées à l'atelier avec les éléments de coffrage, d'où un gain de main d'oeuvre à la pose. Par ailleurs, la structure métallique complète, ainsi montée à partir d'éléments dont la manutention reste aisée compte tenu de leur légèreté malgré de grandes dimensions sans discontinuité, permet de couler le béton en continu à la pompe pour chaque plate-forme, en remplissant en une seule fois les poteaux, les poutres et le plancher, ce qui assure une meilleure qualité car le béton est plus homogène. REVENDICATIONS 1) Procédé de construction de bâtiment comportant une ossature formée d'éléments tels que poteaux et/ou poutres et/ou solives et/ou planchers réalisés à base de béton armé, selon lequel on met en place une structrure de soutènement préalable susceptible de supporter la charge de béton du coulage des éléments d'ossature et l'on coule le béton réalisant lesdits éléments d'ossature dans des moyens de coffrage qui sont portés par ladite structure, caractérisé en ce que ladite structure de soutènement préalable (1, 2, 3) comporte des éléments métalliques creux constituant au moins pour partie lesdits moyens de coffrage et collaborant à la constitution de l'ossature définitive. 2) Procédé de construction de bâtiment selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise ladite structure de soutènement préalable (1, 2, 3) dans son ensemble comme moyen de coffrage des poteaux, poutres et solives constituant l'ossature du bâtiment à construire, cette structure de soutènement étant essentiellement formée d'éléments métalliques creux (1, 2, 3) conçus de telle sorte qu'une fois assemblés pour former ladite structure, leurs volumes intérieurs communiquent (8a, 10), et l'on constitue ladite ossature en une seule opération de coulage de béton. 3) Procédé de construction de bâtiment selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on ajoute à ladite structure de soutènement préalable des moyens de coffrage (7) d'un plancher et en ce qu'on réalise également le plancher (18) au cours de ladite seule opération de coulage. 4) Procédé de construction de bâtiment selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on dimensionne ladite structure de soutènement préalable (1, 2, 3) de manière à ce qu'elle ne puisse supporter qu'une partie de la charge du béton à couler pour constituer lesdits éléments d'ossature, on renforce provisoirement ladite structure à l'aide d'éléments de renforcement (19; 20, 21; 22, 23), avant de couler ledit béton dans lesdits éléments métalliques creux, et, après solidification du béton, on enlève lesdits éléments de renforcement. 5) Structure métallique pour la mise en oeuvre du procédé construction de bâtiment selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des profilés tubulaires (1) destinés à constituer des moyens de coffrage collaborants de poteaux d'ossature du bâtiment, et des profilés en "U" (2) destinés à constituer des moyens de coffrage collaborants de poutres d'ossature du bâtiment, ces profilés en "U" ayant une âme (8) munie d'ouvertures (8a) destinées à assurer la communication entre l'intérieur de profilés tubulaires et l'intérieur des profilés en "U" une fois ladite structure assemblée. 6) Structure métallique selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des profilés en "U" (3) destinés à constituer des moyens de coffrage perdu de solives d'ossature du bâtiment. 7) Structure métallique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une platine (4) prévue à au moins une extrémité de chaque profilé tubulaire (1), destinée à servir de moyen de fixation dudit profilé tubulaire avec un profilé en "U" (2) de poutre. 8) Structure métallique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des éléments sensiblement plats (7) portant de solive à solive, destinés à constituer des moyens de coffrage d'un plancher (18). 9) Structure métallique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des éléments d'étayage obliques (19) fixés chacun de façon démontable entre au moins certains des profilés tubulaires (1) et le profilé en "U" de poutre (2) adjacent. 10) Structure métallique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des dispositifs amovibles de renforcement par tirant (20, 21) montés sur au moins certains des profilés en "U" de solive (3). 11) Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle intègre des éléments d'armature internes au béton de l'ossature.