Brevet FR2742783A1 — publié le 19970627

CONSTRUCTION COMPORTANT PLUSIEURS NIVEAUX DE PLANCHER ET RÉALISÉE EN BÉTON ARMÉ. L'invention concerne une construction comportant plusieurs niveaux de plancher, constituant une structure en béton armé à points porteurs et destinée à un usage comme logements collectifs. Une construction du type ci-dessus défini n'est pas usuelle pour l'usage ci-dessus indiqué. En effet, les entrepreneurs préfèrent, en général, une structure verticale constituée de voiles en béton banché, solution qui a l'inconvénient de morceler l'espace habitable de manière systématique et irréversible. Une construction à points porteurs comporte, de façon usuelle, une structure en travées longitudinales délimitées par des alignements parallèles de poteaux porteurs et des poutres transversales, parallèles entre elles, reposant sur lesdits poteaux porteurs. Ces poutres sont au niveau des planchers et elles font généralement saillie sous le plancher ; en effet, si l'on augmentait le nombre de poteaux porteurs pour réduire la portée des poutres transversales en vue de réaliser des poutres noyées dans la dalle de plancher, on aurait à la fois augmenté le coût de la construction et réduit les possibilités d'aménagement intérieur en raison de la présence d'un trop grand nombre de poteaux et si l'on augmentait l'épaisseur des dalles de plancher pour pouvoir y noyer les poutres transversales, on aboutirait à un prix de revient prohibitif de la construction.Or, dans le cas d'un logement, il n'y a généralement pas de plafond suspendu qui cacherait les poutres. I1 en résulte que le cloisonnement des travées se fait en corrélation directe avec la disposition des poutres de façon à éviter la présence visible d'une poutre en saillie sous un plafond. Une telle construction présente généralement un ou plusieurs sous-sols utilisé(s) comme garage associé à l'usage principal de la construction. La difficulté de prévoir localement l'évolution démographique et sociologique de la population conduit aujourd'hui les maîtres d'ouvrages, qui ont vocation à pourvoir au logement de cette population, à souhaiter une construction présentant une nouvelle fonctionnalité : la "flexibilité d'usage" encore appelée "reconfigurabilité du bâti" ; il s'agit de permettre à des propriétaires d'immeubles complets construits de restructurer un espace habitable, qui serait devenu obsolète, soit pour augmenter la surface des logements en diminuant leur nombre, soit l'inverse, dans un même volume bâti. Dans l'état de la technique, il n'existe pas de structure de construction économique présentant une telle fonctionnalité, quel que soit le matériau utilisé: - ni avec les matériaux anciens, la maçonnerie notamment, parce qu'ils découpent l'espace en trop petits volumes compte-tenu de leurs performances mécaniques médiocres - ni avec le béton armé, parce que dans sa version la plus répandue, avec structure verticale constituée de murs banchés, il découpe l'espace de manière systématique - ni avec l'acier, parce que, pour être compétitif, il doit être en petites sections, ce qui ne permet pas d'obtenir une stabilité mécanique sans l'usage de croix de Saint-André, qui sont presque aussi contraignantes pour la flexibilité d'usage que les voiles banchés en béton. En outre, on sait que toute construction doit comporter des espaces continus, non vus par l'utilisateur mais aptes à recevoir les canalisations électriques, hydrauliques et aérauliques nécessaires. Deux réponses technologiques existent : soit l'incorporation de canalisations à la structure (réponse spécifiquement liée à l'usage du béton); soit la constitution d'espaces techniques indépendants de la structure et cachés par des cloisons légères. En matière de construction de logements, domaine où la pression du marché sur les prix de revient du bâti est la plus forte, on préfère, pour limiter le coût, l'incorporation, qui fait gagner du volume habitable, par rapport à l'autre solution. Toutefois, cette incorporation se paie par un ddfaut de flexibilité, qui concerne les réseaux de fluides incorporés au béton. Un premier but de l'invention est de proposer une construction à travées longitudinales, qui permette d'éviter, à un coût raisonnable, l'inconvénient dû au cloisonnement lié à la disposition des poutres sur les travées latérales de façade. Un second but de l'invention est de proposer une construction, dont le cloisonnement puisse être aménagé différemment à chaque étage. Un troisième but de l'invention est de proposer une construction aisément reconfigurable après une première période d'exploitation. Un quatrième but de l'invention est de proposer une construction ayant un sous-sol à usage de garage, dont l'épaisseur entre façades est sensiblement la même, en superstructure et en sous-sol, à savoir de l'ordre de 15 m, en évitant d'avoir l'obligation de mettre en place un plancher de reprise de charges onéreux entre infrastructure et superstructure. La solution proposée selon l'invention permet d'agir sur deux plans : d'une part, le gros-oeuvre, et, d'autre part, l'incorporation des fluides. Ces deux aspects sont complémentaires. L'invention a pour objet une construction comportant plusieurs niveaux de plancher, dont le gros-oeuvre est réalisé en béton armé, ladite construction comportant une travée longitudinale centrale définie entre deux files de poteaux porteurs et deux travées longitudinales latérales situées de part et d'autre de la travée centrale et définies chacune entre une file de poteaux porteurs de la travée longitudinale centrale et une file de poteaux porteurs disposée sur une façade longitudinale de la construction, des poutres transversales étant supportées par les poteaux porteurs des files définissant lesdites travées, deux poutres transversales successives définissant entre elles une tranche de construction, caractérisée par le fait que - la travée centrale est plus large que les travées latérales, et - la section droite de chaque poutre transversale dans les travées latérales est plus petite que celle des poutres transversales dans la travée centrale, la section de chaque poutre dans les travées latérales étant noyée dans la dalle de plancher de la construction. Selon une réalisation préférée, la construction selon l'invention a une emprise au sol sensiblement rectangulaire ; mais la forme de l'emprise peut aussi être toute autre en fonction de l'environnement et de l'urbanisation. On peut prévoir que la section de chaque poutre transversale présente une retombée sous la dalle de plancher dans la travée centrale. Avantageusement, les poutres transversales et leurs poteaux porteurs sont séparés par une largeur de trame correspondant à un nombre entier d'emplacements de garage pour véhicule automobile. Avantageusement, les poutres transversales délimitent entre elles des tranches de largeur identique, à l'exception de deux poutres transversales adjacentes qui délimitent entre elles une zone de circulation verticale ayant une largeur plus réduite que celle desdites tranches ; ceci permet l'utilisation sur chantier des coffrages industriels à haut rendement. Dans un tel type de construction, l'aménagement du cloisonnement dans les travées latérales, qui constituent les espaces dits "nobles" ou "de premier jour", peut être indépendant de la position desdites poutres transversales de la construction, ce qui constitue un très grand avantage économique. De même, le profil des façades peut être indépendant de la position des poteaux porteurs de la construction, ce qui est un avantage architectural et permet de réaliser des constructions d'aspect non uniforme bien qu'elles aient un gros-oeuvre sensiblement identique. Généralement, la construction selon l'invention comporte deux murs de pignon transversaux, de préférence aveugles, et une cage de circulation verticale reliant les différents niveaux de plancher : le contreventement vertical d'une telle construction est assuré par les murs de pignon et la cage de circulation verticale ; le contreventement horizontal est assuré par les planchers ; il en résulte que la stabilité de l'édifice est assurée indépendamment des façades. On peut donc prévoir, selon l'invention, que les façades ne soient pas sollicitées par la descente des charges et soient portées par les planchers et, à cet effet, on augmente localement les armatures des planchers dans les zones longitudinales proches des façades. De la sorte, pour un même gros-oeuvre de la construction, les façades peuvent être laissées à l'appréciation de l'architecte quant à la nature des matériaux, la position et les dimensions des ouvertures et même le principe d'isolation thermique (intérieure, extérieure ou intégrée); cette caractéristique autorise également la modification de l'implantation des façades. Compte-tenu de l'impératif de réduction des coûts, dans le cas de l'usage de la construction comme logements collectifs, on ne prévoit la mise en place d'aucun faux-plafond ; il en résulte que les circulations horizontales de fluides seront avantageusement, au moins partiellement, incorporées dans les planchers, la partie non incorporée étant prévue dans le volume habitable, en parcours apparent et sous cloison légère.Les circulations verticales de fluide, qui alimentent les circulations horizontales, peuvent être disposées dans des gaines verticales, généralement encoffrées derrière des cloisons légères ; pour permettre le déplacement de ces gaines verticales en cas de reconfiguration de l'aménagement intérieur de la construction, on prévoit de renforcer en armatures au moins une bande longitudinale de la travée centrale des planchers pour qu'elle puisse supporter, à l'occasion d'une restructuration de l'immeuble, des percements de planchers pour le passage de nouvelles gaines verticales ; au surplus, ce renforcement d'armatures permet de supporter des cloisons longitudinales à haute performance acoustique séparant les parties communes des parties privatives. Dans le cas particulier de la distribution électrique, les circulations verticales alimentent des armoires palières, qui, par des fourreaux horizontaux, amènent le courant aux différents logements du niveau. Pour permettre une restructuration, on peut prévoir, noyés dans les dalles de plancher de chaque trame de la construction, une pluralité de fourreaux destinés au passage de câbles électriques et disposés dans une bande longitudinale centrale de la travée centrale, au moins deux fourreaux étant affectés à chaque travée latérale de la construction. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire ci-après, à titre purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue schématique en plan, au niveau du sous-sol, d'une construction selon l'invention à emprise sensiblement rectangulaire - la figure 2 est une vue en plan de la construction de la figure 1, au niveau d'un étage; - la figure 3 est une vue en coupe verticale selon m-m de la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe verticale selon IV-IV de lafigure2; - la figure 5 est une vue en coupe verticale selon V-V de la figure 2;; - la figure 6 est une vue partielle en plan d'un exemple de réalisation du cloisonnement d'un étage d'une construction selon l'invention, analogue à celle des figures 1 à 5 - la figure 7 est une vue partielle en plan d'un autre exemple de réalisation du cloisonnement, à un autre étage, de la construction représentée sur la figure 6. La construction selon l'invention est schématisée, au niveau du sous-sol, sur la figure 1. Elle est sensiblement rectangulaire, avec deux façades longitudinales 1 et 2 et deux murs de pignon 3 et 4. Elle comporte une travée longitudinale centrale 5 et deux travées longitudinales latérales 6 et 7 plus étroites que la travée centrale 5. A titre d'exemple, la travée centrale a une largeur (ou portée libre) de 6 m et les travées latérales une largeur (ou portée libre) de 3,5 m. Des poutres transversales 8, 9, 9a 10, 11 sont disposées parallèlement aux murs de pignon 3, 4. Chacune de ces poutres est supportez par un alignement de quatre poteaux en béton armé. Les poteaux afférant aux différentes poutres sont, dans cette réalisation, alignés parallèlement aux façades longitudinales 1 et 2 ; ils définissent ainsi des files désignées par AA, BB, CC, DD sur le dessin ; ils ont chacun une section rectangulaire de 50 cm x 20 cm, la longueur de cette section étant orientée dans le sens transversal de la construction. Les files AA et DD sont confondues avec les façades 2 et 1 respectivement ; les files BB et CC délimitent la travée centrale 5 les travées latérales 6 et 7 sont respectivement comprises entre les files CC, DD et les files AA, BB.Dans l'exemple représenté, la construction comporte vingt poteaux répartis par alignements transversaux de quatre au droit de cinq poutres transversales et disposés selon quatre files longitudinales ; pour la file AA, les poteaux ont été désignés par 12 12a 21, 12b, 12c pour la file BB, les poteaux ont été désignés par 13, 13a 22 13b, 13c ; pour la file CC, les poteaux ont été désignés par 14, 14il, 23, 14h, 14c; pour la file DD, les poteaux ont été désignés par 15, 15a, 24, 15b, 15c.Les poteaux au droit des poutres 8, 9, 10, 11 sont désignés par les références 12, 13, 14, 15, sans indice pour la poutre 8 et avec les indices a, b, c respectivement pour les poutres 13, 14, 15. Les poteaux associés à la poutre 9a sont désignés par 21, 22, 23, 24. Les cinq alignements de poteaux délimitent transversalement cinq tranches de bâtiment 16, 17, 18, 19, 20 de même largeur et une zone réservée 51 de largeur plus réduite comprise entre les poutres transversales 9 et 9a. Dans l'exemple représenté, la largeur de trame séparant deux axes de poutres transversales voisines et leurs poteaux porteurs est de 7,5 m, ce qui correspond, en sous-sol, à trois emplacements de garage pour véhicule automobile de largeur standard, symbolisés en pointillés sur la figure 1 ; la zone 51 a une largeur de 2,90 m et elle est prévue pour définir, dans la travée latérale 6, une cage 25 de circulation verticale, par escalier avec éventuellement un ascenseur.Dans l'exemple décrit, la cage de circulation 25 déborde au niveau du sous-sol au-delà de la poutre 9a, de sorte que, dans la travée latérale 6, la tranche 18 ne permet que la disposition de deux emplacements de garage à côté de la cage de circulation verticale 25. Mais la cage de circulation verticale 25 est entièrement contenue dans la zone réservée 51 au niveau de tous les étages de la construction, comme il est bien visible sur les figures 2, 6 et 7. Au niveau du soussol, un emplacement de garage est prévu dans la travée latérale 7 entre les poutres 9 et 9a, c'est-à-dire dans la zone 51. Entre les travées latérales 6 et 7 où sont ménagés les emplacements de garage comme cidessus défini, la travée centrale 5 constitue une voie de circulation ouverte sur l'extérieur par une porte 26. Chaque poutre transversale, telle que 8, s'étend d'une façade longitudinale 1 à l'autre 2. Elle est supportée à ses extrémités par des poteaux porteurs, par exemple 12 et 15 pour la poutre 8, et en deux points intermédiaires par des poteaux porteurs, par exemple 13 et 14 pour la poutre 8, situés en bordure de la travée longitudinale centrale 5. Cette disposition se retrouve à l'identique à tous les niveaux de plancher de la construction. Selon l'invention, la portée libre au droit de la travée centrale est plus grande (6 m) que la portée libre au droit d'une travée latérale (3,5 m). A cet effet, la section droite de chaque poutre transversale est plus grande dans la travée centrale 5 que dans les travées latérales 6, 7. La section d'une poutre transversale dans une travée latérale 6, 7 est définie pour être entièrement noyée dans l'épaisseur (21 cm) de la dalle de plancher 50 (figure 4); elle garde la même largeur sur toute sa longueur mais, dans la travée centrale 5, la poutre doit avoir une section plus grande, c'est-àire une hauteur plus grande, puisque la travée est plus large, de sorte qu'elle fait saillie sous la dalle de plancher (figures 3 et 5). La poutre transversale de 6 m de longueur de la travée centrale est un produit industriel susceptible d'être préfabriqué en usine.La dalle de plancher 50 est une dalle pleine de béton armé, dont la face inférieure est vue depuis l'espace habitable. Les armatures de la dalle sont renforcées dans une bande longitudinale centrale de la travée centrale 5 et dans les zones longitudinales proches des façades. Quatre fourreaux destinés au passage de câbles électriques sont noyés dans une bande longitudinale centrale de la travée 5, deux étant voisins de chacune des travées latérales 6, 7. L'un des fourreaux de chaque couple de fourreaux est muni de câbles électriques, alors que l'autre est en attente. Les tranches 16, 17, 18, 19, 20 ont une largeur libre commune de 7,30 m environ, ce qui permet l'emploi, et l'amortissement financier, de coffrages industriels à haut rendement pour la réalisation des dalles de plancher 50. Cette grande largeur des tranches 16 à 20 présente un autre avantage, technique et économique, pour la réalisation des fondations du bâtiment: les semelles ou pieux de fondation, qui sont placés au droit des poteaux, sont, en effet, relativement peu nombreux. L'exemple de réalisation décrit permet d'adopter des profils variés pour les deux façades longitudinales du bâtiment. Sur les figures 6 et 7, on a représenté deux réalisations relatives à deux étages d'un même bâtiment, c'est-à-dire ayant les mêmes positionnements de poteaux porteurs et les mêmes façades longitudinales mais comportant des aménagements intérieurs différents, notamment dans les travées latérales. Pour le bâtiment correspondant à ces deux figures, les poteaux porteurs des deux files de poteaux des façades ne sont pas strictement alignés comme c'était le cas pour la réalisation des figures 1 et 2. On a repris, pour désigner les éléments de la construction similaires à la réalisation des figures 1 et 2, les mêmes chiffres de référence augmentés de 100.L'absence de poutre en saillie sous plafond dans les travées 6 et 7 n'impose pas de localisation impérative pour une cloison. L'adaptation facile du cloisonnement à toute programmation est un avantage commercial, de même que la possibilité de restructuration du cloisonnement, qui correspond à une flexibilité totale d'aménagement. Dans ces constructions, les deux tiers latéraux du volume construit, proches des façades, sont affectés à des pièces "nobles", ou pièces "de vie" ou "de premier jour", et le tiers central est affecté à des pièces techniques et à des circulations. Les façades, dans ces réalisations, sont portées par les dalles de plancher, ce qui explique qu'un même gros-oeuvre puisse être associé à des façades différentes; cette disposition permet donc une restructuration des façades, si on le désire. Si l'on veut réaliser une restructuration intérieure de la construction décrite, on est amené à modifier l'implantation des circulations verticales de fluides : on perce les dalles 50 de plancher pour le passage de nouvelles gaines verticales, ce qui est rendu possible par le renforcement des armatures dans la bande longitudinale centrale de la travée centrale 5. Généralement, l'implantation de la circulation commune n'aura pas lieu d'être modifiée non plus que sa largeur ; seul son développement en longueur peut être légèrement modifié aux deux extrémités. La circulation commune est délimitée, par exemple, au moyen de cloisons légères, à double ossature métallique, recouvertes de part et d'autre de plaques de plâtre séparées par une laine de verre ou de roche.Une telle cloison constitue un vide de construction apte à recevoir diverses canalisations techniques (électricité et fluides). Pour ce qui concerne la distribution électrique, il faut, en cas de restructuration de la construction, reconfigurer l'installation. L'installation comporte, d'amont en aval - un tableau général basse tension d'immeuble (en sous-sol, par exemple) - des câbles en gaine verticale aboutissant dans des armoires palières où se trouvent les compteurs individuels; - des liaisons horizontales incorporées au gros-oeuvre sous fourreaux en planchers hauts, joignant les compteurs aux tableaux d'abonné; - des tableaux d'abonné; - des distributions intérieures "en pieuvre" à partir des tableaux d'abonné. La restructuration entraîne l'abandon des deux derniers éléments de l'énumération ci-dessus; mais les liaisons horizontales peuvent être facilement ré-aménagées en raison de la présence des fourreaux en attente noyés dans les dalles 50 de plancher, fourreaux qui peuvent être mis en oeuvre si ceux initialement garnis de câbles ne peuvent plus être utilisés en raison de la modification de la localisation des portes palières. Dans l'exemple de réalisation décrit, la longueur totale du bâtiment ne dépasse pas 42 m, c'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire de prévoir de joint de dilatation. Sur chaque niveau de plancher, il est possible d'aménager de 6 à 8 logements. Dans l'hypothèse d'un bâtiment à trois étages sur rez-de-chaussée, un niveau de sous-sol comme celui de la figure 1 correspond sensiblement à un emplacement de garage par logement. Enfin, la trame du bâtiment est compatible avec la disposition des emplacements de garage du sous-sol. La construction selon l'invention met en oeuvre des moyens de réalisation industriels et présente une grande flexibilité d'aménagement. Elle présente des avantages notables sur le plan économique et l'on constate que les quantités de béton et d'acier nécessaires sont optimisées par rapport aux autres types de construction. REVENDICATIONS 1. Construction comportant plusieurs niveaux de plancher dont le gros-oeuvre est réalisé en béton armé, ladite construction, comportant une travée longitudinale centrale définie entre deux files (BB, CC) de poteaux porteurs (13, 13â, 22, 13b, 13ç , 14, 14, 23, 14 ) et deux travées longitudinales latérales situées de part et d'autre de la travée centrale et définies chacune entre une file (BB, CC) de poteaux porteurs de la travée longitudinale centrale et une file (AA, DD) de poteaux porteurs (12, 12a 21, 12k, 12c;; 15, 15a, 24, 15k, 15Ç) disposée sur une façade longitudinale de la construction, des poutres transversales étant supportées par les poteaux porteurs des files définissant lesdites travées, deux poutres transversales successives définissant entre elles une tranche de construction, caractérisée par le fait que: - la travée centrale (5) est plus large que les travées latérales (6, 7), et - la section droite de chaque poutre transversale (8, 9, 9, 10, 11) dans les travées latérales (6, 7) est plus petite que celle des poutres transversales dans la travée centrale (5), la section de chaque poutre (8, 9, 9a, 10, 11) dans les travées latérales (6, 7) étant noyée dans la dalle (50) de plancher de la construction. 2. Construction selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la section de chaque poutre transversale (8, 9, 9a, 10, 11) présente une retombée sous la dalle de plancher dans la travée centrale (5). 3. Construction selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les poutres transversales (8, 9 9a 10, 11) et leurs poteaux porteurs sont séparés par une largeur de trame correspondant à un nombre entier d'emplacements de garage pour véhicule automobile. 4. Construction selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que l'aménagement du cloisonnement dans les travées latérales (6, 7) est indépendant de la position des poutres transversales (8, 9, 9a 10, 11) de la construction. 5. Construction selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que le profil des façades est indépendant de la position des poteaux porteurs de la construction. 6. Construction selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'une pluralité de poutres transversales (8, 9, 9a, 10, 11) délimitent entre elles des tranches (16, 17, 18, 19, 20) de largeur identique, alors qu'entre deux (9, 9a) desdites poutres transversales est disposée une zone de circulation verticale (25) de largeur plus réduite que celles desdites tranches. 7. Construction selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que, dans leurs zones longitudinales proches des façades, les dalles (50) de plancher comportent un renforcement d'armatures et que les façades sont portées par lesdites dalles (50). 8. Construction selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait qu'une bande longitudinale de la travée centrale (5) des dalles (50) de plancher comporte un renforcement d'armatures. 9. Construction selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'une pluralité de fourreaux destinés au passage de câbles électriques est noyée dans une bande longitudinale centrale de la travée centrale (5) des dalles (50) de plancher, au moins deux fourreaux étant affectés à chaque travée latérale (6, 7) de chaque tranche de la construction.