Brevet FR2736073A1 — publié le 19970103

L'invention concerne un système constructif permettant l'édification de tous types de bâtiments à un ou plusieurs niveaux, par l'assemblage d'un nombre réduit de pièces élémentaires. Leur assemblage selon différentes combinaisons permet de constituer l'ensemble de l'ossature d'une construction, structures porteuses ou non, en élévation, en plan horizontaux ou inclinés. Les principaux systèmes constructifs actuellement utilisés sont: - la construction dite: "traditionnelle" murs, planchers liés par chaînages horizontaux et verticaux; - les bâtiments industriels: poteaux , poutres bardages; - la préfabrication totale, ou partielle de panneaux sandwichs en usine; - la construction "légère" du type Maison à Ossature Bois (M.O.B.). Dans le premier cas les opérations de construction font intervenir successivement des corps d'état avec une main d'oeuvre très spécialisée, d'où surcoût et allongement des délais. Les deux autres cas nécessitent des investissements lourds pour la fabrication, des équipements de transports et de levage. De plus ils sont synonymes de standardisation incompatible avec la variété de création architecturale. Le dernier cas, plus souple et rapide, ne pallie pas aux problèmes de main d'oeuvre, et aboutit avec les techniques actuelles de M.O.B., soit à des produits trop typés "loisir, montagne, logements provisoires...", soit lorsqu'on fait appel à la technique dite "par caissons", à des réalisations mal finies et peu stables (problème des liaisons entre matériaux et traitement des joints entre panneaux). Le système constructif, objet de la présente invention, allie les qualités de souplesse et de rapidité des constructions légères avec les avantages des techniques industrielles: précision, abaissement des coûts mais sans besoin de gros investissements. Dans ce sens l'objet de la présente invention est de constituer l'ensemble de la structure du bâtiment à partir d'un nombre très réduit d'éléments de base, simples, préusinés, dans les meilleures conditions économiques tout en conservant une totale liberté de conception architecturale. Le système constructif, objet de la présente invention, comprend trois éléments de base principaux: - Le potelet, élément vertical qui assure la descente des charges, présente des usinages d'emboîtements pour recevoir des traverses. Par ses extrémités usinées, il s'emboîte dans les logements de positionnement prévus à cet effet dans des lisses basses et hautes. - La traverse, élément transversal raidisseur qui assure le contreventement des panneaux de l'édifice. Elle présente elle-même des usinages d'emboîtements, à écartements réguliers déterminant la trame, afin de s'assembler mécaniquement sur les potelets ou sur d'autres traverses. - La lisse, élément de liaison périphérique qui présente des logements de positionnement espacés régulièrement selon la même trame que les traverses, destinée à recevoir les potelets des parois verticales de la construction. Un autre objet de la présente invention est de permettre en faisant varier la valeur de la trame, de s'adapter à tous plans de construction, aux dimensions des panneaux de support de revêtement (par exemple: panneaux de particules, plaque de plâtre, support d'enduit, etc. .) et aux revêtements de finition posés directement (par exemple: clins , lambris, vêtures, etc...). Un autre objet de la présente invention est de laisser libre choix aux concepteurs et aux utilisateurs quant à la nature des revêtements et de leurs supports sur les deux faces grâce à la qualité de précision et de rigidité de l'assemblage qui peut assurer à lui seul le contreventement. Toutefois, si nécessaire, il peut être renforcé à l'intérieur de la structure par cadre de contreventement, croix de Saint André, ou tout autre système existant, ou bien en fixant sur l'une quelconque des faces un voile travaillant. Un autre objet de la présente invention est de l'utiliser sans revêtement des faces pour réaliser des structures décoratives: brise-vue, pergola,.etc... Un autre objet de la présente invention est de fabriquer ces éléments de base, à partir de matériaux divers tels que les bois, les métaux, plastiques, composites, en fonderie, moulage ou profilé, ou à base de liants minéraux. Dans tous les cas les sections des profils sont déterminées en fonction des performances mécaniques des dits matériaux. Un autre objet de la présente invention est de fabriquer ces éléments de base à partir d'un même matériau ce qui assure l'homogénéïté de la construction, et dans des sections similaires pour des raisons économiques d'approvisionnement, de fabrication industrielle en continu, de gestion des stocks, de limitation des pertes par chutes inemployées. Un autre objet de la présente invention est de fabriquer ces éléments de base dans un format tel qu'ils auront des dimensions et un poid réduits afin d'être aisément transportables et manipulables sans engins particuliers. Un autre objet de la présente invention est de définir un système d'assemblage mécanique des éléments entre eux, à sec, précis et rapide. Toutefois, le noeud d'assemblage peut être renforcé suivant le matériau utilisé, par tout moyen de fixation approprié: collage, agrafage, clouage, vissage, rivetage, bridage, soudage, etc.. Un autre objet de la présente invention est de permettre le montage par une main d'oeuvre non spécialisée, dans des délais extrêmement courts, et selon l'intérêt propre à chaque projet: - soit sur chantiers, dans le cas d'accès difficile, d'adaptations au terrain complexes, d'auto-construction, d'utilisation de main d'oeuvre locale. - soit industriellement pour des projets à caractère répétitifs et/ou transportables (par exemple pour réaliser de l'Habitat Léger de Loisir). - soit en combinant au mieux les intérêts des deux formules en réalisant par exemple des panneaux en atelier, assemblés entre eux in situ et pouvant être démontables. Un autre objet de la présente invention est la ventilation naturelle de l'ensemble des structures réalisées du fait de la circulation de l'air dans les espaces laissés libres par le dispositif original d'assemblage des parois verticales et des usinages d'emboîtements et de positionnement non occupés dans chacun des éléments de base. Un autre objet de la présente invention est la création d'un volume disponible pour le passage des réseaux et gaines techniques dans l'ensemble des structures et laissant toute latitude de renforcement des isolations thermique et/ou phonique. Selon un mode particulier de réalisation de la présente invention, on peut créer des trous dans l'épaisseur des éléments de base afin de favoriser le passage des réseaux et gaines techniques ainsi que le remplissage de l'intérieur de la structure avec des matériaux: isolants, liants hydrauliques allégés ou non. Le système constructif, objet de la présente invention, permet par différentes associations de ces éléments de base de réaliser l'ensemble de l'ossature d'une construction et plus particulièrement les ouvrages de structure suivants: plancher, parois verticales, support de couverture. Des modes de réalisations particuliers sont décrits cidessous à titre d'illustration, mais sans qu'ils puissent être considérés comme exclusifs ou limitatif en regard des variantes possibles dans le cadre du système constructif de la présente invention. Les descriptions font références aux dessins annexés suivants: - planche 1/6: représentant figure 1 en vue perspective les trois éléments de base et leurs usinages respectifs; - planche 2/6 représentant un plancher: figure 2 en vue perspective , figure 3 en coupe, figure 4 un détail d' assemblage; - planche 3/6 représentant une paroi verticale: figure 5 en vue perspective, figure 6 en coupe, figure 7 un détail d'assemblage; - planche 4/6 représentant figure 8 en vue perspective l'assemblage d'angles des parois verticales; - planche 5/6 représentant en vue perspective l'incorporation de pré-cadres menuisés, figure 9 un ensemble, figure 10 un détail de la vue; - planche 6/6: représentant figure 11 une variante en vue perspective des trois éléments de base percés. Ci-après, un choix préféré est donné comme exemple, optimisant les avantages du système constructif objet de la présente invention, où la matière constitutive est le bois et dont les éléments de base( Fig.l): le potelet (1) de largeur Lp et dépaisseur EP, la traverse (2) de largeur LT et d'épaisseur ET, la lisse (3) de largeur LL et d'épaisseur EL, vérifient des conditions de dimensions telles que: - épaisseur des éléments de base (1), (2), (3) E =Ep =ET =EL - section des usinages de positionnement femelles (6) sur la lisse (3) adaptée aux usinages de positionnement mâles (4 et 5) du potelet (1). - largeur des usinages d'emboîtements (7 et 8): EE = E+J (J étant un jeu de montage fonction du matériau utilisé devant permettre un assemblage dur au maillet et suffisamment limité afin de préserver la précision des alignements et la qualité de rigidité recherchée dans le but d'assurer l'indéformabilité des parois: contreventement). - profondeur des usinages d'emboîtements (P1) des potelets (1) et (P2) des traverses (2), telles que (P1) différent de (P2), (justification explicitée ultérieurement) ainsi que P1 inférieure ou égale au tiers de Lp, pour préserver l'intégrité des potelets sous les charges verticales. - les usinages d'emboîtements (8) des potelets (1) ré partissent les traverses (2) sur la hauteur de la paroi verticale. Leur nombre variable et leurs niveaux sont déterminés en fonction des contraintes de stabilité et d'implantation des ouvertures: H1, H2, H3, H4, H5. - hauteur des usinages de positionnement (4) d'extrémité basse des potelets (1): 1B = E. - hauteur des usinages de positionnement (5) d'extrémité haute des potelets (1): IH = 2 E. - largeurs des éléments de base: potelet (1) = Lp, traverse (2) = LT, lisse (3) =: telles que: Lp = LT et LL = Lp + (P2 - P1). - longueur des potelets (1): hauteur détage(Hp) + 1B + IH - longueur des traverses (2) et des lisses (3) selon un multiple de la trame (T), adaptée aux limites de transport, d'usinage, les coupes étant faites sur site suivant les plans. Toutefois, si une matière, des proportions ou un profil différents étaient choisis, ils ne seraient que des variantes embrassées par le présent concept inventif. Le plancher: fig.2, fig.3, fig.4, objet de la présente invention, est fait par l'assemblage des traverses (2) entreelles de façon à constituer un réseau tramé (T) fait d'une série de traverses inférieures parallèles entre elles, dont les usinages d'emboîtements (7) sont disposés vers le haut pour recevoir perpendiculairement une seconde série de traverses supérieures, parallèles entre elles dont les usinages d'emboîtements (7) sont disposés vers le bas et assemblées au premières sus-dîtes au niveau de leurs usinages d'emboîtements Les parois verticales: fig.5, fig.6, fig.7, objet de la présente invention, sont réalisées par l'assemblage de traverses (2) transversalement aux potelets (1) au niveau de leurs usinages d'emboîtements respectifs (7) et (8). La différence de profondeur ( P2 - P1 ) des usinages d'emboîtements (7) dans les traverses (2) et des usinages d'emboîtements (8) dans les potelets (1), dans le cas ou ces éléments de base sont de même section, permet de laisser un espace libre (12) entre le revêtement (9) fixé sur le potelet (1) et la traverse (2), ainsi qu'un espace libre (13) entre le revêtement (10) fixé sur la traverse (2) et le potelet (1). Cette disposition, objet de la présente invention, visualisée fig.6, peut être obtenue en donnant des valeurs distinctes aux largeurs (Lp et LT) des éléments de base: potelets (1) et traverses (2). Cette disposition, objet de la présente invention, visualisée fig.6, crée une rupture de pont thermique et phonique par rupture de continuïté de transmission (12), (13) entre les faces (9) et (10). Cette disposition, objet de la présente invention, visualisée fig.6, fait office de passage de gaines techniques, éventuellement d'orifice de remplissage d'un matériau d'isolation complémentaire, et permet une ventilation naturelle. Par l'adaptation dans la structure du nombre d'éléments de base (1) et (2), en utilisant un plus ou moins grand nombre des usinages d'emboîtement (7), (8) et de positionnement (6), le choix de la matière première et la section de ces éléments (1), (2), (3) on satisfait aux contraintes de charges dûes à la nature du projet: surcharges de toiture, surchages d'exploitation, étages. Les angles, de quelconques valeurs (a), visualisés fig.8, sont réalisés par simple découpe (16) des traverses (2) à l'aide d'un gabarit positionné par l'usinage d'emboîtement (7) le plus proche, prédéterminé en fonction de cette valeur (a) et de la liaison des parois. Dans ce cas de figure, la liaison est constituée par un simple poteau (15); Mais celle-ci n'est pas propre au système constructif objet de la présente invention et peut être remplacé par tout autre mode de liaison adapté. En tête de mur deux rangs de lisses (3) sont superposés avec un décalage longitudinal (D1) d'une ou plusieurs trames (T) pour permettre le "verrouillage", tel un chaînage, des parois verticales. La largeur (LL) des lisses (3) correspond à l'épaisseur de la paroi verticale non compris les revêtements (9) et (10) de chaque face. Les lisses (3) placées en tête et en pieds des parois verticales, assurent à la fois le positionnement et la liaison des parois entre elles ainsi qu'avec les autres composants de la structure, plancher, plafond, charpente. Le support de couverture, objet de la présente invention, est fait de manière identique au plancher fig.2 et peut recevoir directement tous types de sous-faces, d'isolations, de couvertures. Selon une variante illustrée figure 11, des trous (18) de forme et de dimension déterminées en fonction de la résistance mécanique du matériau choisi et de leurs fonctions, sont percés dans l'épaisseur, des variantes des éléments de base potelet (lb), traverse (2b), lisse (3b). Chacune des composantes du système constructif , objet de la présente invention: plancher, paroi, support de couverture, peuvent être associées à d'autres techniques de construction: parois sur dalle béton,.charpente par fermettes, cloisonnage intérieur, extension ou surélévation d'une construction existante, etc... Le mode d'application du système constructif, objet de la présente invention, ci-après décrit, à notre préférence car il en valorise les qualités de simplicité et de rapidité, mais est donné à simple titre d'exemple sans exclusive quand à d'autres options ou suggestions de montage. La phase préparatoire du terrain (fondations, poutres, longrines, soubassements, plots, etc. .) est considèrée préalablement réalisée, prête à recevoir le bâtiment à construire. La réalisation du plancher nervuré (fig.2) se fait sur place par l'assemblage de deux séries perpendiculaires de traverses (2) à la main et au maillet. La première série de traverses (2) est disposée au sol parallèles entre elles, sur chant, usinages d'emboitement (7) vers le haut, et recoit perpendiculairement la deuxième série de traverses (2) parallèles entre elles, usinages d'emboitement (7) orientés vers le bas. Au sein de chaque série, les traverses (2) sont disposées en quinconce de manière à éviter d'aligner leurs extrémités par rapport aux traverses (2) de l'autre série (D2) et (D3). La structure porteuse créée reçoit en surface un voile collaborant (11), vissé ou cloué, de nature et d'épaisseur adaptées aux charges et au revêtement final. Le plancher terminé est ancré par tout mode de fixation adapté aux éléments de fondation en attente, après interposition d'un matériau isolant des remontées capillaires. Les lisses (3) basses de réception des parois verticales se fixent sur le plancher, bout à bout selon le plan de construction. Les parois sont assemblées au sol avant d'être érigées. Les potelets (1) sont positionnés sur chant, perpendiculairement à la lisse, usinages d'emboîtements (8) vers le haut, partie haute (5) dans l'axe de l'usinage de positionnement (6) prévu dans la lisse (3) pour recevoir la partie basse (4) du potelet (1) lors du relevage de l'ensemble de la paroi. Les traverses (2) sont emboitées aux potelet (1) à la main et au maillet en prenant soin de les décaler longitudinalement (D4) pour éviter d'aligner leurs extrémités sur le même potelet (1). Les coupes d'angle (16) sur les traverses (2) sont réalisées à l'aide d'un gabarit déterminé en fonction de leur position et de l'ouverture de l'angle (a) désiré avant leur mise en place. Après mise en place du voile (9) ou (10), travaillant si nécessaire, la paroi est relevée, positionnée dans la lisse (3) basse de réception et sommairement étayée jusqu'à la mise en place des murs adjacents. Dans les découpes (16) préalablement réalisées dans les traverses (2) un poteau d'angle (15) de section appropriée vient s'appuyer sur la lisse (3) basse et lier les parois entre elles. Une fois l'ensemble des parois dressé, deux lisses (3) hautes superposées, visualisées Fig.8 et 9, décalées entre elles longitudinalement (D1), croisées dans les angles (17), viennent coiffer la partie supérieure des potelets (1), faisant office de chaînage périphérique. Des pré-cadres menuisés (14) recevant des blocs de menuiserie standard, sont incorporés aux parois lors de leur assemblage au sol, aux emplacements prévu sur le plan de construction. L'affaiblissement provoqué par le percement de la paroi pour recevoir une menuiserie, est compensé par la conception du pré-cadre (14) et le renfort éventuel obtenu par l'augmentation à sa proximité du nombre de potelets (1) et/ou de traverses (2). Les planchers intermédiaires et supports de couverture réalisés selon le même shéma que les planchers (fig.2) sont mis en place et fixés en tête de mur ou sur sablière en cas de toîture inclinée. Dans ce cas les pignons sont érigés comme toute paroi verticale sur la base de la dernière lisse (3) haute et mis à la pente souhaitée par découpe, suivant une lisse inclinée faisant office d'arase. Tous les assemblages décrits peuvent être renforcés, selon prescription, par tout moyen de fixation approprié: collage, agrafage, clouage, vissage, rivetage, soudage. Le système constructif selon l'invention se prête particulièrement à une fabrication industrialisée de ses composants du fait de la similitude des matériaux, des section et des usinages pratiqués. Cette fabrication d'éléments linéaires simples, parfaitement adaptée aux moyens de production classiques, peut aussi faire l'objet d'unités de production spécifiques, éventuellement mobiles. Dans ce cas, les applications de cette technologie s'avère facilement exploitable en toute situation géographique et économique notamment dans le cadre de projets importants. REVENDICATIONS 1) Système constructif pour réaliser des structures autocontreventées, porteuses ou non, par association d'un nombre réduit d'éléments de base, caractérisé par: - des éléments verticaux ou potelets (1) comportants sur leur hauteur des usinages d'emboitement (8) ainsi que des usinages de positionnement en tête (5) et en pied (4); - des éléments transversaux ou traverses (2) comportants sur leur longueur des usinages d'emboitement (7) adaptés aux usinages d'emboitement (8) des potelets (1); - des éléments de liaison ou lisses (3) comportant des usinages de positionnement (6) adaptés aux usinages de positionnement bas (4) et haut (5) des potelets (1); - Les écartements entre les usinages (7) des traverses (2) et les écartements entre les usinages (6) des lisses (3) sont identiques et constituent une trame (T) adaptable à tous plans de construction. 2) Système constructif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'assemblage de traverses (2) sur des potelets (1) positionnés en pied sur des lisses (3) et liés en tête par un double rang de lisses (3), recevant des voiles de revêtement (9) et (10), constitue des parois verticales. 3) Système constructif selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce qu'au moins un des voiles (9) ou (10) est collaborant. 4) Système constructif selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que les profondeurs (P1) et (P2) des usinages d'emboitement (7) et (8) d'une part et/ou la largeur des éléments de base (Lp) et (LT) des traverses (2) et potelets (1), d'autre part sont choisies de façon à aménager des espaces (12) entre la traverse (2), support du revêtement (10) et le revêtement (9) de la face opposée de la paroi, et/ou (13) entre le potelet (1), support du revêtement (9) et le revêtement (10) de la face opposée de la paroi. 5) Système constructif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'assemblage de deux séries croisées et inversées de traverses (2) parallèles, assemblées lune à l'autre au niveau des usinages d'emboitement (7), constitue une structure de plancher. 6) Système constructif selon l'une des revendications précédentes caractérisé par l'assemblage des éléments de base perpendiculairement entre eux: traverse (2) sur potelet (1) et potelet (1) sur lisse (3) pour réaliser des parois verticales, traverse (2) entre elles pour réaliser des structures de plancher. 7) Procédé de construction réalisé à l'aide du système constructif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par la préfabrication en atelier des panneaux de paroi verticale et de plancher, et leur assemblage in situ. 8) Procédé de construction réalisé à l'aide du système constructif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par l'association du système à d'autres techniques de construction: en tant que parois sur dalle béton, en tant que paroi support de charpente par fermettes, en tant que cloisonnage intérieur, en tant que paroi et plancher pour 1 extension ou la surélévation de construction existante. 9) Système constructif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par le percement de trous (18) dans l'épaisseur des éléments de base potelet (lb), traverse (2b), lisse (3b).