Brevet FR2710933A1 — publié le 19950414

Elément de construction universel en bois La présente invention concerne le domaine du bâtiment, en particulier de la construction industrialisée, et a pour objet un élément de construction universel en bois. Actuellement, la construction industrialisée de bâtiments à usage industriel, commercial ou d'habitation est généralement réalisée à base d'éléments en béton armé assemblés entre eux et munis de revêtements de finition intérieur et extérieur. Les dalles et planchers de telles constructions sont également réalisées en béton armé et scellés par bétonnage. Ces dalles nécessitent également un revêtement ultérieur de finition. Ces moyens de construction connus permettent, certes, une mise en oeuvre rapide et relativement facile, ainsi que l'obtention de caractéristiques mécaniques élevées, mais, cependant, le prix de revient des finitions qu'elles nécessitent est élevé. De plus, leur manutention et leur transport sont délicats, entraînant des frais supplémentaires. En outre, l'isolation thermique et phonique des constructions ainsi réalisées est difficile à assurer, notamment au droit des ponts thermiques des joints et nécessite, de ce fait, des travaux complémentaires correspondants. Enfin, les structures de toiture équipant ces constructions sont généralement de type classique, c'està-dire à charpente avec couverture posée. Par le principe de construction à ossature bois, il est possible de pallier les inconvénients inhérents aux ponts thermiques en montant sur ou entre les supports en bois des panneaux de revêtement ou de remplissage ou des dalles planchers. Ce principe permet également tous types de réalisations de toitures, mais né cessite, en cas de portée importante, la mise en place préalable d'une infrastructure de support reliée à la structure porteuse. Par ailleurs, en cas de prévision d'ouvertures de passages, de baies, pour escaliers, pour lucarnes de toiture ou analogues, il est nécessaire de prévoir des renforcements au niveau des interruptions de continuité des structures porteuses, ce qui renchérit d'autant le coût des constructions. En effet, la structure anisotrope du bois ne permet pas de disposer d'une rigidité et d'une résistance transversale suffisantes pour permettre la réalisation de telles ouvertures sans prévision de renforcement. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un élément de construction universel en bois caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué sous forme d'une dalle autoporteuse de grande dimension en bois stratifié, de surface plane ou conformée en caisson, en voûte, en auge ou autre. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemple non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'un élément de construction conforme à l'invention la figure 2 est une vue en coupe représentant la mise en oeuvre d'éléments conformes à l'invention ; les figures 3 à 5 sont des vues en coupe représentant des variantes de réalisation des éléments conformes à l'invention ; la figure 6 représente, en coupe, une autre variante de réalisation de l'invention ; la figure 7 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'un moyen de précontrainte d'éléments de construction les figures 8 et 9 sont des vues en élévation latérale d'autres variantes de réalisation de l'invention les figures 10 à 13 représentent diverses constructions réalisées au moyen d'éléments conformes à l'invention les figures 14 à 16 sont des vues en élévation latérale d'autres variantes de réalisation de l'invention la figure 17 représente, en élévation latérale partielle et en coupe, l'application d'un élément conforme à l'invention comme élément de couverture, et les figures 18 à 21 sont des vues en coupe transversale d'autres variantes de l'élément de construction. Conformément à l'invention et comme le montrent plus particulièrement les figures 1, 8, 9, 14 à 16 et 18 à 21 des dessins annexés, l'élément de construction universel en bois est essentiellement constitué sous forme d'une dalle autoporteuse 1 de grande dimension en bois stratifié, de surface plane (figure 1) ou conformée en caisson (figure 15), en voûte, en auge (figures 18 à 21) ou autre (figures 8 et 9). La dalle autoporteuse 1 est avantageusement constituée en bois stratifié multicouches ou sous forme d'un panneau reconstitué à base de fragments de bois à fibres longues orientées et collées. Une telle constitution confère à la dalle 1 de hautes performances mécaniques longitudinales et transversales, ainsi qu'une grande stabilité dimensionnelle. Selon une caractéristique de l'invention, la dalle 1 peut avantageusement être associée à au moins deux longerons 2 en bois, en bois lamellé collé ou en bois reconstitué, solidarisés avec ladite dalle par collage. Dans un tel cas, la dalle 1 fait office de paroi et collabore mécaniquement avec les longerons 2 formant des éléments de structure, la dalle 1 conférant à l'ensemble son inertie et sa rigidité transversale. Ainsi, l'élément de construction représenté à la figure 1 des dessins annexés est un élément monolithe permettant d'obtenir des performances à la flexion très élevées, ces performances étant supérieures à celles de la dalle 1 et des longerons 2 pris séparément. Un tel élément de construction permet ainsi, avec une masse et un encombrement très réduits, de disposer d'un ensemble structurel pouvant être utilisé aussi bien sous forme de mur, que de dalle, de dalle de toiture ou de toiture. A titre d'exemple, l'élément de construction conforme à l'invention pourrait être constitué par une dalle en fragments de bois à fibres longues collées de dimensions usuelles 2,44 mètres x 10,67 mètres et les longerons 2 sont avantageusement disposés longitudinalement à un entr'axe correspondant aux deux tiers de la largeur de la dalle 1 avec un dépassement de cette dernière de part et d'autre des longerons d'un sixième. Conformément à une caractéristique de l'invention, et comme le montrent les figures 2, 3 et 5 des dessins annexés, des dalles 1 pourvues de longerons 2 peuvent coopérer, pour la réalisation de planchers, de parois ou autres, avec des demi-dalles 1' pourvues le long de leurs bords longitudinaux de moyens 3 s'appuyant sur les bords longitudinaux des dalles 1 correspondantes ou coopérant avec lesdits bords. Ainsi, il est possible d'espacer les bords des deux dalles 1 d'une distance correspondant à la largeur de la demi-dalle 1' et de combler le vide par ladite demi-dalle 1' de manière à augmenter la trame du dispositif à une valeur correspondant au double de l'espacement des longerons 2. En effet, en considérant une dalle 1 présentant les dimensions précitées, les longerons seront disposés à un espacement régulier de 1,83 mètre et la trame sera de 3,66 mètres, la demi-dalle 1' présentant une largeur de 1,22 mètre. La prévision d'une dalle 1' permet de disposer des ouvertures au niveau de ladite dalle 1' sans nécessiter la mise en place de chevêtres de renforcement. La dimension disponible peut, en outre, être augmentée jusqu'aux longerons 2 correspondants. Ainsi, sans perturbation du système porteur réalisé par les longerons 2, il est possible de réaliser le passage de lanterneaux, de lucarnes, d'escaliers et de baies. Les moyens 3 équipant les demi-dalles 1' peuvent être constitués, soit par des tasseaux 3' montés sur les bords longitudinaux desdites demi-dalles 1' et formant chacun feuillure de repos et couvre-joint (figures 2 et 5), soit par une feuillure à mi-bois 3" prévue dans l'épaisseur des demi-dalles 1' et des dalles 1 le long de leurs bords longitudinaux (figure 3). Selon une autre caractéristique de l'invention, le maintien des demi-dalles 1' entre des dalles 1 peut également être réalisé par prévision, à intervalles réguliers en sous-face des dalles 1, de traverses dépassantes 4 coopérant au moins en partie avec la sous-face des demi-dalles 1', ces traverses 4 étant prises dans l'épaisseur des longerons 2. En vue de garantir une rigidité parfaite des demi-dalles 1', il peut être prévu, comme le montre la figure 4 des dessins annexés, d'équiper celles-ci de traverses 4' s'aboutant à joints inclinés avec les traverses 4 des dalles 1, de préférence par emboîtement vertical. Un tel mode de réalisation permet d'éviter, à l'instar de celui selon la figure 3, toute surépaisseur sur les dal les 1 et 1', qui pourrait constituer une gêne en l'absence de revêtement complémentaire. Conformément à une autre caractéristique de l'invention et comme le montre la figure 5 des dessins annexés, dans le cas d'utilisation de moyens 3 sous forme de tasseaux 3', la demi-dalle 1' peut avantageusement être munie d'une couche d'isolation 5 ou d'une chape collaborante ou non, d'épaisseur correspondant au moins à celle des tasseaux 3', les dalles 1 voisines étant alors pourvues, chacune, d'une part, sur chaque bord longitudinal, d'un tasseau 1" d'épaisseur identique à celle des tasseaux 3' et, d'autre part, également d'une couche d'isolation 5 ou d'une chape collaborante ou non. En outre, il est également possible de munir la face supérieure des dalles 1 et 1', par-dessus les couches d'isolation 5 et les tasseaux 3' et 1", d'un matériau de couverture 6, tel qu'une feuille métallique, une feuille d'étanchéité ou analogue. Des éléments de construction ainsi constitués peuvent aisément être préfabriqués et être rapidement mis en oeuvre sur chantier, un couvre-joint 7 réalisant l'étanchéité au droit des jonctions entre dalles 1 et 1' par recouvrement des bords libres des feuilles formant le matériau de couverture 6. Les longerons 2 assurant la résistance mécanique nécessaire pour de longues portées, il peut être intéressant d'augmenter la distance entre éléments porteurs 8, afin de disposer d'espaces libres de grandes dimensions. A cet effet, l'invention prévoit, conformément à une autre caractéristique, que les longerons 2 dépassent aux extrémités des dalles 1 et s'appuient, par l'intermédiaire de boîtiers de réception 9, sur les éléments porteurs 8, une dalle de jonction 10 s'étendant au-dessus de l'élément porteur 9 et des extrémités des longerons 2, entre les extrémités des dalles 1 et étant solidarisée avec lesdites extrémités des longerons 2 (figure 6). Ainsi, la dalle 10, qui passe par-dessus les éléments porteurs 8, réalisera un transfert des efforts de traction qui sont inversés sur appui. Les boîtiers de réception 9 se présentent avantageusement chacun sous forme de réceptacle de dimension correspondante à la section des extrémités des longerons 2, sont solidarisés avec un étrier 9' de montage sur l'extrémité supérieure des éléments porteurs 8 et sont reliés, près de leur extrémité inférieure, au moyen d'un dispositif de précontrainte 11 de compression des longerons 2 (figures 6 et 7). Le dispositif 11 de précontrainte de compression des longerons 2 est constitué par une tige filetée 12 traversant des perçages correspondants de l'élément porteur 8 et de la partie arrière des boîtiers 9 et par deux écrous 13 montés sur la tige filetée 11, entre l'élément porteur 8 et les boîtiers 9. Ainsi, par simple manoeuvre des écrous 13 en direction des boîtiers 9, ces derniers s'écartent de l'élément porteur 8 et, ainsi, compriment les longerons 2 dans le sens de leur longueur. Les éléments de construction tels que décrits à propos des figures 1 à 6 permettent la réalisation d'un grand nombre de constructions, telles que des murs, des planchers et des toitures et, en particulier, par l'opposition de deux éléments, de constituer une toiture à deux pentes avec trois articulations ou encastrement par entrait retroussé, ainsi que la réalisation de portiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, et comme le représentent les figures 10 et 11, la dalle 1 peut également être cintrée dans le sens de sa longueur et être solidarisée avec des longerons 14 de même longueur ou de longueur différente. Ce mode de réalisation permet l'obtention de toitures ou de bâtiments galbés ou encore l'obtention d'effets esthétiques ou de résistance adaptés à des besoins spécifiques de construction. La figure 8 des dessins annexés représente une autre variante de réalisation de l'invention, dans laquelle la dalle 1 coopère avec des longerons 15 de hauteurs croissantes en fonction de la longueur et disposés en symétrie inverse, en vue de l'obtention d'un voile gauche. I1 est également possible, comme le montre la figure 9 des dessins annexés, de monter la dalle 1 sur deux longerons 16 présentant des courbures inversées, de manière à obtenir un élément voilé suivant deux courbes inversées. Par ailleurs, il est possible de combiner un longeron de hauteur variable avec un longeron courbe, en vue de l'obtention d'une combinaison d'effets. Les figures 12 et 13 des dessins annexés représentent d'autres variantes de réalisation de l'invention, dans lesquelles l'élément de construction est constitué par une dalle 1 sous forme d'une coque cintrée par moulage ou par montage sur des traverses cintrées, ladite dalle 1 pouvant être associée, en service, à des tendeurs 17 ou à des berceaux 18 prévus à intervalles réguliers sur la longueur de la dalle 1. Les figures 14 à 16 des dessins annexés représentent d'autres variantes de réalisation de l'invention, dans lesquelles la dalle 1 est munie d'au moins une traverse 19 en position centrale (figure 16) ou de plusieurs traverses 19 régulièrement espacées (figures 14 et 15), un élément longitudinal de sous-tension 20, s'étendant sous la ou les traverses 19 et étant relié par ses extrémités aux extrémités de la dalle 1, sous cette dernière. L'élément longitudinal de sous-tension 20 est réalisé en bois ou en métal et peut s'étendre, soit sous la ou les traverses 19, à éloignement de la surface correspondante de la dalle 1 (figures 14 et 16), soit directement sous la dalle 1, les traverses 19 étant prises dans ledit élément longitudinal de sous-tension 20 (figure 15). Le mode de réalisation selon les figures 14 à 16 permet l'obtention d'éléments de construction présentant des caractéristiques de résistance à la flexion particulièrement élevées. La figure 17 des dessins annexés représente une autre variante de réalisation de l'invention, dans laquelle la dalle 1, montée sur des longerons 2, est pourvue, sur sa face supérieure, de tasseaux transversaux 21 entre lesquels sont disposées des couches 22 de matériaux isolants, l'ensemble étant recouvert d'un bardage ou d'une couverture 23. L'élément de construction ainsi obtenu peut être utilisé directement comme dalle finie de toiture ou de paroi extérieure de bâtiment. Les figures 18 à 21 représentent d'autres variantes de réalisation de l'invention, dans lesquelles l'élément de construction est constitué par une dalle 1 mise en forme par moulage, suivant une section transversale courbe ou en ligne brisée ou encore suivant une portion de sphère ou de pyramide, de fragments de bois à fibres longues orientées et collées. Un tel mode de réalisation permet l'obtention d'éléments de construction autoporteurs, sans raidisseur longitudinal, dont la rigidité longitudinale est assurée par la seule forme de la dalle 1. Enfin, selon une autre variante de réalisation de l'invention, non représentée aux dessins annexés, l'élément de construction peut également se présenter sous forme d'un caisson, dont l'une des faces est constituée par la dalle 1 et l'autre face par un bardage ou un autre revêtement extérieur ou une deuxième dalle 1, des longerons 2 étant interposés entre les deux faces et une couche de matériau isolant étant insérée dans l'espace entre faces. Ainsi, il est possible de proposer des éléments finaux de construction ne nécessitant plus aucune intervention de finition. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un élément de construction universel en bois associant une structure porteuse et une peau pour constituer un élément monolithe. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Elément de construction universel en bois caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué sous forme d'une dalle autoporteuse (1) de grande dimension en bois stratifié, de surface plane ou conformée en caisson, en voûte, en auge ou autre. 2. Elément, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la dalle autoporteuse (1) est avantageusement constituée en bois stratifié multicouches ou sous forme d'un panneau reconstitué à base de fragments de bois à fibres longues orientées et collées. 3. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la dalle (1) est avantageusement associée à au moins deux longerons (2) en bois, en bois lamellé collé ou en bois reconstitué solidarisés avec ladite dalle (1) par collage. 4. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des dalles (1) pourvues de longerons (2) coopérent, pour la réalisation de planchers, de parois ou autres, avec des demi-dalles (1') pourvues le long de leurs bords longitudinaux de moyens (3) s'appuyant sur les bords longitudinaux des dalles (1) correspondantes ou coopérant avec lesdits bords. 5. Elément, suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (3) équipant les demi-dalles (1') sont constitués, soit par des tasseaux (3') montés sur les bords longitudinaux desdites demi-dalles (1') et formant chacun feuillure de repos et couvre-joint, soit par une feuillure à mi-bois (3") prévue dans l'épaisseur des demi-dalles (1') et des dalles (1) le long de leurs bords longitudinaux. 6. Elément, suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le maintien des demi-dalles 1' entre des dalles (1) est réalisé par prévision, à intervalles réguliers en sous-face des dalles (1), de traverses dépassantes (4) coopérant au moins en partie avec la sous-face des demi-dalles (1'), ces traverses (4) étant prises dans l'épaisseur des longerons (2). 7. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les demi-dalles (1') sont équipées de traverses (4') s'aboutant à joints inclinés avec les traverses (4) des dalles (1), de préférence par emboîtement vertical. 8. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la demi-dalle (1') est avantageusement munie d'une couche d'isolation (5) ou d'une chape collaborante ou non, d'épaisseur correspondant au moins à celle des tasseaux (3'), les dalles (1) voisines étant alors pourvues, chacune, d'une part, sur chaque bord longitudinal, d'un tasseau (1") d'épaisseur identique à celle des tasseaux (3') et, d'autre part, également d'une couche d'isolation (5) ou d'une chape collaborante ou non. 9. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la face supérieure des dalles (1 et 1') est munie, par-dessus les couches d'isolation (5) et les tasseaux (3' et 1"), d'un matériau de couverture (6), tel qu'une feuille métallique, une feuille d'étanchéité ou analogue. 10. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 3, 4 et 6, caractérisé en ce que les longerons (2) dépassent aux extrémités des dalles (1) et s'appuient, par l'intermédiaire de boîtiers de réception (9), sur des éléments porteurs (8), une dalle de jonction (10) s'étendant au-dessus de l'élément porteur (9) et des extrémités des longerons (2), entre les extrémités des dalles (1) et étant solidarisée avec lesdites extrémités des longerons (2). 11. Elément, suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les boîtiers de réception (9) se présentent avantageusement chacun sous forme de réceptacle de dimension correspondante à la section des extrémités des longerons (2), sont solidarisés avec un étrier (9') de montage sur l'extrémité supérieure des éléments porteurs (8) et sont reliés, près de leur extrémité inférieure, au moyen d'un dispositif de précontrainte (11) de compression des longerons (2). 12. Elément, suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif (11) de précontrainte de compression des longerons (2) est constitué par une tige filetée (12) traversant des perçages correspondants de l'élément porteur (8) et de la partie arrière des boîtiers (9) et par deux écrous (13) montés sur la tige filetée (11), entre l'élément porteur (8) et les boîtiers (9). 13. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dalle (1) est cintrée dans le sens de sa longueur et est solidarisée avec des longerons (14) de même longueur ou de longueur différente. 14. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dalle (1) coopère avec des longerons (15) de hauteurs croissantes en fonction de la longueur et disposés en symétrie inverse, en vue de l'obtention d'un voile gauche. 15. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dalle (1) est montée sur deux longerons (16) présentant des courbures inversées, de manière à obtenir un élément voilé suivant deux courbes inversées. 16. Elément suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dalle (1) est montée sur un longeron de hauteur variable et sur un longeron courbe. 17. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué par une dalle (1) sous forme d'une coque cintrée par moulage ou par montage sur des traverses cintrées, ladite dalle (1) étant associée, en service, à des tendeurs (17) ou à des berceaux (18) prévus à intervalles réguliers sur la longueur de la dalle (1). 18. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dalle (1) est munie d'au moins une traverse (19) en position centrale ou de plusieurs traverses (19) régulièrement espacées, un élément longitudinal de sous-tension (20), s'étendant sous la ou les traverses (19) et étant relié par ses extrémités aux extrémités de la dalle (1), sous cette dernière. 19. Elément, suivant la revendication 18, caractérisé en ce que l'élément longitudinal de soustension (20) est réalisé en bois ou en métal et s'étend, soit sous la ou les traverses (19), à éloignement de la surface correspondante de la dalle (1), soit directement sous la dalle (1), les traverses (19) étant prises dans ledit élément longitudinal de sous-tension (20). 20. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 3, 4, 6 et 10 à 12, caractérisé en ce que la dalle (1), montée sur des longerons (2), est pourvue, sur sa face supérieure, de tasseaux transversaux (21) entre lesquels sont disposées des couches (22) de matériaux isolants, l'ensemble étant recouvert d'un bardage ou d'une couverture (23). 21. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué par une dalle (1) mise en forme par moulage, suivant une section transversale courbe ou en ligne brisée ou encore suivant une portion de sphère ou de pyramide, de fragments de bois à fibres longues orientées et collées. 22. Elément, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'un caisson, dont l'une des faces est constituée par la dalle (1) et l'autre face par un bardage ou un autre revêtement extérieur ou une deuxième dalle, des longerons (2) étant interposés entre les deux faces et une couche de matériau isolant étant insérée dans l'espace entre faces.