Brevet FR2719616A1 — publié le 19951110

La présente invention concerne un procédé de réalisation standardisé d'ossature de structure métallique destiné à la construction de bâtiments d'habitation ou d'activité jusqu'à deux étages, sans aucune modification des éléments constructifs quelque soit le type architectural et dimensionnel. Depuis de nombreuses années l'industrie du bâtiment, en particulier du béton a réussi d'importants gains de production, de prix de revient, de technologie et de qualilté. Par contre la construction d'habitations à base de structures métalliques malgré de nombreuses études et prototypes n'a pas obtenu un développement équivalent suite à des difficultés d'industrialisation et surtout de standardisation, seuls débouchés importants, base vie et écoles, mais qui ont mal accepté les effets du temps. Le dispositif suivant l'invention permet de remédier à ces inconvénients, il possède en effet en première caractéristique, I'adoption d'une base modulaire d'entre axe constructif M réalisée en partant d'un carré de faible dimension dont les côtés correspondent aux entre-axes modulaires constructifs, son utilisation ainsi que de ses multiples M2 M3 permettant de résoudre tous les problèmes architecturaux et dimensionnels posés. Le principe de l'invention est basé sur l'adoption de trois groupes constructifs participant à l'ensemble de la conception et à la réalisation d'une structure d'ossature: -Poutres principales, horizontales et verticales qui assemblées entre elles sur site par boulonnage dans le sens parallèle de la construction, réalisant ainsi la silhouette de celle-ci et répondant aux efforts de charge, contraintes et flexion. -Traverses de liaison, assurant dans le sens perpendiculaire de la construction le respect modulaire la stabilité de l'ossature, et le support de revêtements, traverses assemblées par nvetage sur ailes de poutres principales. -Plaques d'assemblage, assurant la fixation entre elles des poutres principales. Les poutres principales, les traverses de liaisons étant réalisées en partant de tôle d'acier électro-zinguée, protection à l'oxydation, profil obtenu par pliage à froid du type z pour les poutres principales et du type TL pour les traverses de liaison. Les plaques d'assemblage étant réalisées autour d'une ame constituée d'une plaque acier, de part et d'autre de celleci s'incorpore une plaquette de fibre de bois assurant l'isolation phonique des assemblages, ces plaquettes de fibre de bois, s'incorporant avant rivetage entre les ailes des traverses de liaison et des poutres principales. Les pièces primaires étant déterminées ci-avant, leurs perçages, permettant leurs transformations en sous ensemble constructif et leur assemblage inter éléments sur site, doit respecter un standard de fonctionnement permettant de répondre à tous les cas de figures présentées par les formes et les dimensions des diverses structures d'ossature. Ces perçages sont réalisés grâce à l'adoption d'un mim-module m, d'entre axe de perçage, dans le sens de la longueur des profils pièces primaires 2 . Cet entre axe étant disposé en parallèle de part et d'autre de l'entre axe modulaire constructif .M; dans le sens de la hauteur sur l'ame des profils de poutre principale et de plaque d'assemblage, sur l'entre axe mini-module m décrit ci avant le perçage s'effectuant, en partant du bord du profil ou de la plaque d'assemblage en respectant le mini module m, les perçages suivant seront distants de ce premier perçage de 2 mini module m ce qui donne un carré mini module d'entre axe de 2 m de coté. Les perçages standard étant exclusivement de 8 sur ame des profils G de poutres principales ainsi que sur plaque d'assemblage 4 sur ailes des profils 2 de poutre principale et de profil -L de traverse de liaison. Les perçages étant effectués les pièces primaires seront transformés en usine en sous ensemble constructif. Poutres principales, réalisées par deux profils C assemblés dos à dos par l'intermédiaire de plaques d'assemblage fixées par dudgeons acier Q 8, les poutres principales horizontales base des assemblages auront en plus à leurs extrémités une plaque d'assemblage permettant la réception et la fixation des poutres verticales sur site par boulon d'acier Q 8. Les traverses de liaison deviennent sous ensemble constructif après perçages des ailes des profils rlpermettant leurs assemblages sur site par rivets PoP acier Q 4. Le but de l'invention est atteint avec la mise à disposition sur site d'assemblage, de l'ensemble des sous ensembles constructifs permettant la réalisation de l'ossature de structure correspondants aux spécifications et besoins architecturaux selon le cycle ci-après. Réalisation du plancher radier par assemblage de ses poutres horizontales avec leurs traverses de liaison, cet ensemble constitué posé directement sur sol plan devenant ainsi un gabarit d'assemblage dont la précision, la stabilité et l'équerrage permettent la réalisation successive précise et simple des assemblages ; des poutres verticales de bardage, cloisons, poutre horizontale de plafond sur poutres principales verticales de bardage ; pose et assemblage des rampants de toiture. On décrira ci-après à titre d'exemple nullement limitatif les avantages de la présente invention qui apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes. La figure 1 montre en plan le principe d'entre axe modulaire constructif. La figure 2 montre en plan une structure de plancher radier de base. La figure 3 montre en perspective axonométnque la coupe AA d'un plancher radier de base avec sa précision de transformation en gabarit d'assemblage. La figure 4 montre une vue de face d'un assemblage des poutres principales réalisant une construction rez de chaussée. La figure 5 montre une vue de face d'un assemblage de poutres principales réalisant une construction d'étage et de toiture plate. La figure 6 montre une vue de face du positionnement des traverses de liaison dans une construction rez de chaussée. La figure 7 montre une vue de face du positionnement des traverses de liaison dans une construction d'étages et de toiture plate. La figure 8 montre la coupe d'un profil de poutre principale avec son standard de perçages. La figure 9 montre la coupe d'un profil de traverses de liaison d'axe avec son standard de perçages. La figure 10 montre la coupe d'un profil des traverses de liaison d'angle avec son standard de perçages. La figure 11 montre une vue de face la standardisation des perçages de poutres principales. La figure 12 montre une vue de dessus la standardisation des perçages de traverses de liaison. La figure 13 montre en coupe l'assemblage d'une traverse de liaison sur poutre principale. La figure 14 montre une vue de dessus, conception d'une poutre horizontale d'extrémité. La figure 15 montre en vue de dessus, conception d'une poutre horizontale d'axe de plancher radier. La figure 16 montre en vue de dessus la conception d'une poutre principale verticale. La figure 17 montre en perspective axonométrique la réalisation d'une traverse de liaison de plancher radier. La figure 18 montre en perspective axonométrique la réalisation d'une poutre de support du bardage. La figure 19 montre en vue de face le standard des perçages d'une plaque d'assemblage. La figure 20 montre une coupe de l'assemblage d'une plaque d'assemblage avec poutre horizontale et poutre verticale. La figure 21 montre une vue de face un assemblage d'extrémité d'une poutre principale de plafond avec plaque d'assemblage. La figure 22 montre une vue de face d'un assemblage de poutre pnncipale avec plaque d'assemblage. La figure 23 montre une vue de face d'une poutre pnncipale de bardage. La figure 24 montre une coupe d'un angle sortant de bardage. La figure 25 montre une coupe d'un angle rentrant de bardage. La figure 1 représente le principe de standardisation d'entre axe modulaire, M, et son application de multiples M2 M3 grâce au carré de base M. La figure 2 représente une implantation horizontale d'ossature de structure formant plancher radier respectant les multiples d'entre axe modulaire M2 M3 comportant les poutres horizontales d'extrémités (11), les poutres horizontales d'axe (12) les traverses de liaison d'angle (21) et d'axe ( 22). La figure 3 représente la coupe selon AA de la structure horizontale de plancher radier illustrée figure 2 composée de poutre horizontale d'extrémités (11) de poutres horizontales d'axe (12) de traverses de liaison d'axe (22) de traverses de liaison d'angle (21), il est précisé le positionnement des plaques d'assemblages (62) fixées sur poutres horizontales (11) - (12), ce positionnement permettant d'utiliser la structure du plancher radier en gabarit d'assemblage, de la construction, les flèches indiquant le futur positionnement des poutres verticales de bardage. La figure 4 représente une vue de face d'un assemblage de poutres principales constituant la silhouette d'une construction rez de chaussée, comportant un plancher radier (1), faisant fonction de gabarit d'assemblage par l'intermédiaire des plaques d'assemblage (62), ces plaques recevant et centrant les poutres verticales de bardage (3), reposant sur les poutres horizontales de plancher radier (1) fixation par boulons Q 8, sur les poutres verticales de bardage (3) pose de la poutre principale horizontale de plafond (4) dont les plaques d'assemblage (63) permettent les positionnements par brochage en partie basse de la poutre horizontale de plafond (4) sur poutre verticale de bardage (3), fixation par boulonnage de Q 8, sur l'ensemble ainsi constitué présentation de la poutre horizontale de rampant de toiture (5), brochage de celle-ci par l'intermédiaire de la partie haute de la plaque d'assemblage (63). Les deux poutres horizontales de rampant de toiture (5) se présentant dans l'axe seront fixées entre elles par l'intermédiaire de la plaque d'assemblage (64), et par boulons Q 8. La figure 5 représente une vue de face d'un exemple d'assemblage d'ensembles de poutres principales constituant la silhouette d'une construction d'étage et de toiture plate l'assemblage du plancher (1) formant gabarit de positionnement avec en partie basse les poutres verticales de bardage étant similaires à l'assemblage décrit figure (4 )sur les poutres verticales de bardage (3) pose de la poutre horizontale de plancher plafond (6) fixation par boulons de Q 8 sur poutre verticale de bardage par la partie basse de la plaque d'assemblage (65 )sur l'ensemble constitué pose de la poutre verticale de bardage d'étage 7, fixation par boulons de Q 8 sur la partie haute de la plaque d'assemblage (65) sur la poutre verticale de bardage d'étage assemblée présentation, brochage et fixation par boulons de Q 8 par l'intermédiaire de la plaque d'assemblage (65) de la poutre de toiture horizontale (8). La figure 6 représente une vue de face d'un ensemble de poutres principales assemblées, constituant la silhouette d'une construction rez de chaussée illustrée figure 4, montrant le positionnement des traverses de liaison horizontales d'angle (21), d'axe (22), de bardage (23), et traverses de liaison extérieures (24). La figure 7 représente une vue de face d'un ensemble de poutres principales assemblées constituant la silhouette d'une construction d'étages illustrée figure 5, montrant le positionnement des traverses de liaisons d'angle (21) d'axe (22) de bardage (23) et traverses de liaison extérieure (24). La figure 8 représente une coupe de profil , standard de poutres principales, spécifiant la standardisation des entre-axe de perçages, ame Q 8, ailes Q 4, trois types de standard de profil sont réalisés, largeur identique pour les trois profils largeur équivalente à 1,5 mini - module m, par rapport à l'extérieur de l'ame coté ailes perçage=m hauteur totale 2m pour type 1 - type 2 m+2m+m hauteur totale 4m, type 3 m+4m+m hauteur totale 6m. La figure 9 représente une coupe de profililde traverse de liaison avec positionnement des entre-axe de perçage Q 4 en vue des rivetages. La figure 10 représente une coupe de profil S1 de traverse de liaison d'angle avec positionnement des entre-axes de perçage Q 4 en vue des rivetage. La figure 11 représente une vue de face d'un profilé de poutre principale du type 2, illustrée figure 8, précisant les perçages standard dans le sens de la longueur du profilé, mini module m, par rapport à l'entre axe modulaire constructif M, la quantité de module M correspondant à la longueur d'une poutre spécifique, les perçages dans le sens de la hauteur précisé sur figure 8 , les entre axes EA correspondant aux extrémités des modules M la délimitation de la partie recevant en perpendiculaire une poutre principale, les perçages Q 8 correspondant au positionnement et à la fixation d'une plaque d'assemblage. La figure 12 représente une vue de dessus d'une traverse de liaison d'axe illustrée figure 9, précisant les entre axes de perçages, mini module m de Q 4. La figure 13 représente un détail d'assemblage et de fixation de traverse de liaison sur poutre principale, la poutre principale assemblée en usine constituée de deux profils C (82), assemblées entre eux dos à dos par une plaque d'assemblage (67 )fixée par dudgeons acier Q 8 (71), sur les ailes de la poutre principale pose d'une plaquette de liaison en fibre de bois (61), isolation phonique, sur cette plaquette pose d'une traverse de liaison (22) assemblage des trois éléments par rivets PoP acier (73) $ 4. La figure 14 représente une poutre principale horizontale de plancher type d'extrémité (11) composée d'un profilé D (82) sur lequel est fixé en usine par dudgeons acier Q 8 les butées support de bardage (91) et plaques d'assemblage (62). La figure 15 représente une poutre principale horizontale de plancher radier du type d'axe (12) composée de deux profilés (82), détail de leur assemblage figure 13, sur l'ame des profilés (82) seront fixées des traverses de maintien (92 )par dudgeons acier (71) Q 8, L'entre axe de positionnement des traverses de maintien (92) est déterminé en fonction de la largeur du plancher radier. La figure 16 représente une poutre principale verticale de bardage composée de deux profiles (82) assemblés par l'intermédiaire de plaques d'assemblages (67) fixé par dudgeons Q 8, détail figure 13. La figure 17 représente une traverse de maintien (92) destinée à la poutre principale horizontale d'axe de plancher radier (12), réalisée en tôle d'acier electro-zinguée pliage à froid, perçages sur l'angle arrière $ 8. La figure 18 représente une butée support de bardage (91), destinée aux poutres principales horizontale d'extrémité, de plancher, de plafond et de plancher - plafond, réalisée en acier electrozinguée pliage à froid, rivetage d'une cornière d'angle arrière percée à Q 8 pour assemblage sur poutre principale. La figure 19 représente le positionnement intérieur d'une plaque d'assemblage (62) sur poutre principale horizontale ( 1) fixation en usine par dudgeons acier (71) Q 8 sur site assemblage en perpendiculaire de la poutre principale verticale (3) fixation par boulon acier (72) Q 8. Il est précisé le perçage standard respectant le mini-module m d'entre - axe, table pour les poutres principales ( 1-3) et plaque d'assemblage (62). La figure 20 représente la vue de coté de la figure 19. La figure 21 représente un exemple d'assemblage d'une plaque d'assemblage d'angle (63) fixée en usine sur une poutre principale horizontale de plafond (4 )par l'intermédiaire de dudgeons acier(71)$8. La figure 22 repésente un exemple d'assemblage d'une plaque interne d'assemblage entre deux profiles t: (82) de poutres principales fixation par dudgeons acier( 71) Q 8. La figure 23 représente l'assemblage d'une poutre pnncipale verticale de bardage composée de 2 profiles z (83) assemblés dos à dos par l'intermédiaire de plaques d'assemblage (67) fixés par dudgeons acier (71) $ 8. La figure 24 représente un exemple d'assemblage d'angle sortant d'ossature de bardage, sur l'ame (8) des poutres verticales de bardage (83) est fixé sur site par l'intermédiaire de boulons acier (72) $ 8 un angle double (95), assemblage des traverses de liaisons intérieures (23) suivant standard modulaire M, les traverses de liaisons extérieures (24) sont assemblées entre elles par l'intermédiaire d'une cornière acier (93) fixation par rivets acier PoP (73) $ 4. La figure 25 représente un exemple d'assemblage d'angle rentrant d'ossature de bardage sur poutres principales verticales de bardage (83) sont fixées, de part et d'autre les traverses de liaisons du type intérieur (23) et du type extérieur (24), par rivets PoP acier (73) Q 4, leur renforcement sur site sera assuré en extérieur par liaison d'angle acier (94) et en intérieur par cornière tôle acier (93), assemblage par rivets acier PoP (73) Q 4. L'application industrielle de la présente invention découle automatiquement de sa conception: La fabrication des pièces primaires nécessaires à la réalisation des sous ensembles constructifs sera entièrement réalisée en usine, les machines outils standard d'un atelier de tôlerie fine, massicot, poinçoinneuse numérique, plieuses, permettant cette fabrication sans aucun outillage spécial. Les pièces pnmaires réalisées peuvent être transformées en sous ensemble constructif dans n'importe quel atelier, I'opération conslstant à des dudgeonnages , des rivetages et des collages. Il est prévu que cette réalisation peut être effectuée dans des pays ne disposant pas de moyens industriels, le rivetage s'effectuant par pinces manuelles, le dudgeonnage remplacé par boulonnage. Les faibles poids et volume des éléments constructifs permettent des transports faciles. La conception du plancher-radier devenant gabant d'assemblage sur un sol plan simplifie tous les travaux de génie civil. L'utilisation des différents éléments standards constructifs en particulier les 3 types de poutre pnncipale permet d'envisager toutes réalisations de la plus simple à la plus luxueuse, avec le maximum de protection thermique et phonique. La simplicité des approvisionnements tôle d'acier galvanisé, plaques de fibre de bois, boulons H 8 - dudgeon de 8 - rivets PoP de 4 - et la simplicité des outillages, broches inox de positionnement Q 8, clés plats et à tubes de 13, pinces à rivets. Les opérations d'assemblage étant réalisées uniquement avec un même type de boulon Q 8, et un même type de rivet PoP une broche acier de 8 permettant le positionnement entre deux poutres principales réunies par plaque d'assemblage, la réponse aux efforts tranchant étant assurée par un nombre adéquat de boulons et non par une modification éventuelle de diamètre, il n'y a que deux diamètres de perçage sur l'ensemble des éléments constructifs. La standardisation en 3 groupes constructifs de tous les éléments constructifs permet l'utilisation de la technologie actuelle depuis le logiciel de nomenclature, à la conception asslstée par ordinateur de fabrication REVENDICATIONS 1 - Ossature de structure métallique standardisée destinée à la construction quelque soit le modèle archltectural ou dimensionnel de bâtiments d'habitation ou d'activités jusqu'à deux étages, sur sol plan caractérisée en ce qu'elle est constituée: - de poutres pnncipales horizontales (11) (12) (4) (5) et verticales (3) destinées à être assemblées entre elles sur site par boulonnage dans le sens parallèle de la construction répondant aux efforts de charges, contraintes et flexion, - de traverses de liaisons (21) (22) (23) (24) destinées à assurer sur site dans le sens perpendiculaire de la construction par nvetage sur poutres pnnci pales la stabilité et le respect modulaire de l'ossature, -de plaques d'assemblage (62) (63) (64) (65) (66), assurant la fixation entre elles des poutres principales, les poutres pnncipales horizontales (11) (12) sont pourvues à leurs extrêmités de plaques d'assemblage (62) permettant la réception et la fixation des poutres pnncipales verticales (3) de bardage de sorte à définir un plancher radiez (1) constituant le gazant d'assemblage de la construction, et en ce que ces éléments constructifs sont pourvus de perçages en vue des assemblages standard des éléments constructifs, déterminés par un mini module m de part et d'autre d'un entre axe modulaire constructif M dans le sens de la longueur des éléments constructifs et par 2 mim-moduies m dans le sens de la hauteur créant un carré de perçage standard de côtés 2m. 2 - Ossature de structure métallique selon la revendication 1 caractérisée par le fait que les pièces constructives des poutres pnnclpaies et des traverses de liaison sont réalisées en tôle d'acier électro-zinguée, pour la protection à l'oxydation, sous forme de profilé pliage à froid du type C pour les poutres pnncipales (11) (12) (4) (5) et type n pour les traverses de liaison, (21) (22) (23) (24), leurs cotations respectant les entoe-axes modulaires constructifs M et les mini-entre-axes de perçage. 3 - Ossature de structure métallique selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que les poutres pnncipales (11) (12) sont constituées de deux profilés 2 (82) assemblées entre eux dos à dos par des plaques d'assemblage (67) fixées par dudgeons (71). 4 - Ossature de structure métallique selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisée en ce qu'elle présente deux diamètres de perçage sur l'ensemble des éléments constructifs, I'un pour les boulons et dudgeons l'autre pour les rivets. 5 - Ossature de structure métallique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les plaques d'assemblage (62) (63) (64) (65) (66) sont réalisées autour d'une àme constituée d'une plaque d'acier de part et d'autre de laquelle s'incorpore une plaquette de fibre de bois assurant l'isolation phonique des assemblages. 6 - Procédé de réalisation d'une ossature de structure métallique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par la réalisation sur sol plan d'un plancher radier (1) à partir des poutres principales (1) pourvues à leur extrémité des plaques d'assemblage, reliées par traverses de liaison (21) (22) puis pose de poutres verticales (3) de bardage sur le plancher radier avec fixation par l'intermédiaire des plaques d'assemblage (62) et boulons, puis sur les poutres verticales de bardage (3) pose et fixation de poutres horizontales de plafond (4) et sur celles-ci, pose et fixation de poutres horizontales de rampant de toiture (5), les poutres (3) (4) (5) assemblées entre elles, étant ensuite reliées dans le sens perpendiculaire par les traverses de liaison (21) (22) (23) (24), par l'intermédiaire de rivets acier "PoP". 7 - Procédé de réalisation d'une osssature de structure métallique selon la revendication 6 caractérisé en ce que --- les opérations d'assemblage s'effectuent uniquement avec un même type de boulons Q H 8 et un même type de nvets 'PoP" Q 4, une broche acier de Q 8 permettant le positionnement entre deux poutres principales assuré par plaque d'assemblage, la réponse aux efforts tranchant étant assurée par un nombre adéquat de boulons et non par une modification éventuelle de diamètre. 8 - Procédé selon revendication 6 ou 7 caracténsé en ce que des plaquettes de fibres de bois sont incorporées avant rivetage entre les ailes de traverses de liaison (21) (22) (23) (24) et les poutres principales (11) (12) (3) (4) (5).