Brevet FR2763613A1 — publié le 19981127

NOUVEAU SYSTEME DE CONSTRUCTION MODULAIRE ET LES BATIMENTS AINSI REALISES L'invention se rapporte au domaine de la construction et plus particulièrement au domaine de la construction de bâtiments préfabriqués. Elle a plus précisément pour objet la réalisation d'un système de construction modulaire étudié en vue de la préfabrication de bâtiments techniques, en particulier de la préfabrication de bâtiments à usage agro-alimentaire. L'invention concerne particulièrement des constructions de technologie avancée pour tous types de marchés : marché agro-alimentaire, marché médical, marché hospitalier, en recherchant les optimums en termes de sécurité (incendie, hygiène, protection, surcharges, étanchéité), en terme de confort (acoustique, thermique, éclairage, communication) et en gestion des réseaux de fluides (électricité, plomberie, ventilation, froid). Le montage standard selon l'invention se définit donc par un type de cloisonnement, un mode de fixation au sol et un type de structure particulier. L'invention se rapporte donc à un mode de construction modulaire, démontable constitué d'une ossature métallique portante reposant sur le sol caractérisé en ce qu'il comporte aux quatre angles du module des colonnes verticales auxquelles sont fixées des traverses basses et hautes reliant les colonnes entre elles, et délimitant un quadrilatère et formant support de panneaux de plancher et de panneaux de toiture. L'invention concerne encore un mode de réalisation d'un système de construction modulaire, économique et flexible constitué d'une ossature métallique portante reposant sur le sol caractérisé par le fait que le cloisonnement est assuré sur le plan horizontal par des panneaux en matériau composite présentant en leur centre une âme en matériau isolant, et dans les plans verticaux également par des panneaux en matériau composite isolant. L'invention se définit aussi par le fait que la fixation au sol est assurée par des poteaux de soutènement métalliques à section quadrangulaire reposant sur des plots en béton. L'invention se définit encore par le fait que la structure haute est constituée par des poutres métalliques alvéolaires et que la structure basse est constituée par des poutres métalliques. Selon l'invention l'assemblage des poteaux ne se fait pas par soudage. L'assemblage est effectué selon un mode mécanique qui permet un montage et un démontage des bâtiments à la main sans avoir besoin d'avoir recours à un moyen ou à un engin de levage. L'ossature du bâtiment est constituée de poteaux profilés tubulaires de section quadrangulaire, de préférence carrée. Les traverses de support du plancher, le cadre intérieur en profilé IPE et les traverses supportant la toiture sont des profiles métalliques allégés du type alvéolaire. Les éléments de construction sont simplement assemblés par boulonnage ou vissage. Le mode de réalisation selon la présente invention permet une économie importante dans la gestion des coûts et des délais, grâce au mode de construction préfabriquée et une grande flexibilité de la construction modulaire en permettant la gestion dans les évolutions liées à l'usage et à l'adaptabilité. Le principe régissant la réalisation du système de construction modulaire selon l'invention consiste dans le fait qu'on peut créer ainsi des bâtiments modulaires dont les panneaux et les cloisons ne sont pas porteurs. Les panneaux de plancher et les panneaux de toiture sont des éléments isothermes, composites et autoportants. Les habillages de façade sont également composés de panneaux en matériaux composites, isothermes disposés à l'extérieur de l'ossature métallique et fixés à l'extérieur du bâtiment. Ils délimitent ainsi une enveloppe extérieure fixée à l'ossature et descendants jusqu'au niveau du sol de manière à ne pas laisser d'espace béant ou d'empêcher la formation d'un espace vacant. Dans un mode d'exécution particulier de l'invention, les panneaux de plancher formés d'un matériau composite sont constitués à la base d'une tôle en acier galvanisé de profil trapézoïdal, qui en est l'élément portant et qui en est la face inférieure, la face supérieure étant formé d'un panneau de particules de haute densité, ces deux éléments étant reliés entre eux par une âme en mousse de polyuréthanne ou d'autre matériau isolant inerte injecté. Les revêtements de sol sont en matériau souple (PVC) les lais thermosoudés faisant étanchéité avec remontée au pied des murs étant formés d'une plinthe à gorges. Le faux plafond est formé de bacs métalliques en acier galvanisé laqué alimentaire. Les panneaux extérieurs sont revêtus soit d'une tôle en acier galvanisé laqué soit d'une plaque haute densité revêtue d'un enduit, d'une peinture, d'un crépi, habillée avec des briquettes ou des imitations de matériaux de construction. L'étanchéité de toiture est réalisée par un liner préfabriqué en caoutchouc et vulcanisé en usine à la forme précise de la toiture. II est déposé aux dimensions du bâtiment. Le liner peut être assujetti aux panneaux de toiture par lestage ou par encollage. Les sorties de descente d'eau et les prises d'air aménagées dans le liner par vulcanisation sont disposées aux endroits désirés du bâtiment à l'extérieur du bâtiment. On peut également prévoir des gaines techniques pour le passage des descentes d'eau. Les réseaux d'alimentation de fluides (eau, électricité, gaz, air comprimé) et d'énergie passeront en faux plafond. Les évacuations en partie basse se font par l'intermédiaire du vide sanitaire. Le quadrilatère formé par les lisses inférieures est surélevé du terrain naturel d'une soixantaine de centimètres pour constituer un vide sanitaire permettant le passage de conduits d'évacuation. Les siphons de sol et caniveaux intérieurs sont inclus dans le panneau composite de sol disposé à la partie inférieure. Cet espace inférieur est réalisé par la prolongation des poteaux. Les panneaux de revêtements de façade descendent jusqu'au niveau du sol pour éviter de laisser un espace béant. Les panneaux inférieurs sont en tôle d'acier galvanisé laqué de qualité alimentaire. L'assemblage latéral des panneaux est réalisé entre eux par un système de crochets pivotants excentriques en résine synthétique du type polyamide, ancrés dans la mousse de polyuréthanne. Le panneau de plancher est disposé sur l'ossature métallique et repose sur les longerons longitudinaux. Eventuellement on peut prévoir des éléments de fixation transversaux sur les montants verticaux. Cinq panneaux définissent le module de bâtiment (élément standard 6 x 3 m). Les panneaux de toiture sont de la même composition que les panneaux de plancher. Les dimensions peuvent être modulées en fonction des surcharges à supporter. Les panneaux de façade sont des panneaux composites, isothermiques, non portants, ayant une résistance au feu déterminée (15 min. à 60 min.) en fonction de l'usage du bâtiment, de la mitoyenneté et des règles de sécurité applicables. Les panneaux de façade sont constitués de deux revêtements extérieurs et intérieurs du bâtiment et d'une mousse en PUR injectée haute densité. Ils sont reliés entre eux comme les autres panneaux. Le cloisonnement intérieur est formé de panneaux composites isothermes avec deux revêtements extérieurs et de la mousse PUR interne. Ils sont fixés au plancher par des profils bas en PVC rainuré. Le bas du panneau est mâle et le profil du type femelle est fixé au plancher par vissage ou par un autre moyen mécanique. En partie haute on trouve un profil crocheté sur le panneau maintenu en place à l'aide d'un vérin. Les panneaux de cloison sont crochetés au profil haut et au profil bas. Le profil haut est maintenu en place par un système de vérins qui permet d'en régler la hauteur. Les cloisons sont maintenues en place par des profils d'angle. Ils sont assemblés entre eux par des verrous excentriques intégrés dans les côtés mâle ou femelle des panneaux. Ils peuvent être pleins ou comporter des espaces vitrés. Ils peuvent aussi comporter à certains endroits des emplacements translucides comportant une plaque de matière plastique laissant passer la lumière. Le mode de réalisation des éléments modulaires peut également permettre la construction de bâtiments à plusieurs étages et notamment à deux étages dans lesquels les poteaux de soutènement présentent la hauteur requise et où l'étage supérieur comporte un panneau de plancher à la partie basse et un panneau de toiture reposant sur les longerons longitudinaux de l'étage supérieur. Selon les besoins le niveau bas et le niveau haut communiqueront par une passerelle extérieure ou bien par une échelle disposée à l'intérieur du bâtiment. Les éléments modulaires construits selon le mode de réalisation de l'invention vont en particulier servir à des cuisines collectives, à des laboratoires agro-alimentaires. Le bâtiment peut travailler en air conditionné, en air surpressé, en air stérilisé. En milieu hospitalier les bâtiments sont adaptés à tout type de climat par simple variation d'épaisseur des panneaux extérieurs ou intérieurs (8mm à 14mm). On peut ainsi réaliser des hôpitaux de campagne appropriés dans le cas de catastrophes naturelles ou d'accidents massifs. Selon un mode d'exécution préféré figuré à la figure 1 on a montré un plan de montage général d'un bâtiment selon l'invention en forme de quadrilatère, reposant sur le sol par des pieds (2), pourvus d'une semelle plane (3). Les traverses longitudinales (4) (4'), transversales (5) (5'), hautes et basses délimitent la surface du module (1) et contribuent à assurer la rigidité de l'ensemble sans qu'il soit nécessaire d'y fixer des panneaux latéraux, des planchers et des éléments de toiture. On a représenté à la figure 2 le même bâtiment qu'à la figure 1 mais déjà pourvu d'éléments de plancher (6) reposant sur les traverses inférieures, et d'éléments de façade (7) formés de panneaux assujettis aux longerons (8'), aux montants verticaux (2) et venant recouvrir les poteaux de soutènement jusqu'au niveau du sol. La figure 3 représente le même bâtiment (1) qu'à la figure I et à la figure 2 et comporte en outre des dalles de plafond (8) (8') (8"') présentant un évidement (9) pour montrer l'amorce de la toiture. La figure 4 fournit une vue d'ensemble du module (1) entièrement monté, pourvu de deux lanterneaux de toiture (10) (10') pour faire entrer la lumière ainsi que des panneaux latéraux (11) (11') vitrés, une porte d'entrée (12) et un escalier d'accès (13). Selon un mode d'exécution préféré représenté à la figure 5, on a montré en coupe le profil (14) reposant sur le sol auquel est fixé un panneau de plancher (6) assujetti à l'aide d'un profil de support de plancher du type IPE 200 (15). L'espace inférieur allant jusqu'au sol constitue le vide sanitaire. On a figuré sur cette vue en coupe l'insert de fixation (16) permettant la liaison du plancher au panneau de façade, le panneau de plancher (6) étant autoportant. On a figuré (17) le niveau du plancher (6). La colonne de soutènement (2) est formée d'un profil quadrangulaire en acier de 90 X 90 X 5. Le piétement de la colonne de soutènement (2) est figuré en (18) (18') et repose sur une semelle de répartition horizontale plane (19). Cette semelle repose sur un plat de fondation en béton (20) encastré dans le sol naturel et entre les deux on dispose une ou plusieurs épaisseurs de calage pour mise à niveau. On a figuré en (21) la fixation des lisses basses par l'intermédiaire d'un support (22) constitué par une cornière de 80 X 80 X 5. Le module comporte également un panneau isotherme composite (7) faisant paroi extérieure. Les détails de la constitution du profil de support de plancher (6) apparaissent sur le plan en (15). La figure 6 montre une coupe en élévation selon A A du bâtiment (1) comportant un étage inférieur et un étage supérieur. Le pilier de soutènement (2) est figuré interrompu. On a disposé en (23), un châssis (24) avec profil d'adaptation au panneau de façade (7) (non représenté). En (25) apparaît le faux plafond de l'étage inférieur. En (26) on a figuré la poutrelle de soutien de la toiture et en (27) le panneau de toiture autoportant. En (28) on a figuré l'insert de fixation assurant la liaison du panneau de toiture (27) au panneau de façade (7). La figure 7 montre en plan un module selon l'invention comportant les piliers de soutènement (2) et (2'), les panneaux de façade (7) (7') et (7") et le panneau de plancher (6). La figure 8 montre les détails de construction des têtes de colonnes et poutres de toiture comportant notamment une entaille (29) à la partie supérieure, permettant le passage de l'âme de la poutrelle. On a figuré également le profilé (30) support des planchers (6) vu de face et de profil, I'assemblage du plancher (6) sur le profilé pouvant se faire dans deux directions différentes. Le piètement de la poutrelle (18) repose sur une semelle de répartition (19) posée sur le sol à plat. La figure 9 montre le détail des pieds de colonne (2) vu en coupe par au-dessus. Le profil d'assemblage est fixé au piétement. II est possible de le disposer dans l'une quelconque des quatre directions. REVENDICATIONS 1. Mode de réalisation de constructions caractérisé en ce que les constructions sont constituées par une ossature métallique portante reposant sur le sol et éventuellement encastrée, formée de colonnes verticales (2) disposées aux quatre angles de la construction, et comportent des traverses basses (4) et hautes (5) reliants les colonnes entre elles, lesdites colonnes verticales délimitant la surface du quadrilatère et formant support de panneaux de plancher (6) et de panneaux de toiture (27). 2. Mode de réalisation de constructions selon la revendication 1, constituées d'une ossature métallique portante reposant sur le sol, caractérisé par le fait que le cloisonnement est assuré sur le plan horizontal par des panneaux (8) en matériau composite présentant en leur centre une âme en matériau isolant, et dans les plans verticaux également par des panneaux (7) en matériau composite isolant. 3. Mode de réalisation de constructions selon la revendication 1 et la revendication 2, caractérisé en ce que la fixation au sol est assurée par des poteaux de soutènement métalliques à section quadrangulaire reposant sur des plots en béton (20). 4. Mode de réalisation de constructions selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la structure haute est constituée par des poutres métalliques alvéolaires (5) et que la structure basse est constituée par des poutres métalliques (4). 5. Mode de réalisation de constructions selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'assemblage est effectué selon un mode mécanique qui permet un montage et un démontage des bâtiments à la main, sans avoir besoin d'avoir recours à un moyen ou à un engin de levage. 6. Mode de réalisation de constructions selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'ossature du bâtiment est constituée de poteaux profilés tubulaires (2) de section quadrangulaire, de préférence carrée, et dans lequel les traverses de support de plancher, le cadre intérieur et les traverses supportant la toiture sont des profilés métalliques allégés du type alvéolaire. 7. Mode de réalisation de constructions selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel les habillages de façade sont composés de panneaux (7) en matériau composite, isothermes disposés à l'extérieur de l'ossature métallique et fixés à l'extérieur du bâtiment, délimitant ainsi une enveloppe extérieure fixée à l'ossature et descendants jusqu'au niveau du sol de manière à ne pas laisser d'espace béant ou à empêcher la formation d'un espace vide. 8. Mode de réalisation de constructions selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les panneaux de plancher (6) sont formés d'un matériau composite et sont constitués à la base d'une tôle en acier galvanisé de profil trapézoïdal, qui en est l'élément portant et qui en est la face inférieure et dont la surface supérieure est formé d'un panneau de particules de haute densité, ces deux éléments étant reliés entre eux par une âme en mousse de polyuréthanne ou d'autre matériau isolant inerte injecté. 9. Mode de réalisation de constructions selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'étanchéité de toiture est réalisée par un liner préfabriqué en caoutchouc et vulcanisé en usine à la forme précise de la toiture et déposé aux dimensions du bâtiment. 10. Mode de réalisation de constructions selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'assemblage latéral des panneaux est réalisé entre eux par un système de crochets pivotant excentriques en résine synthétique du type polyamide, ancrés dans la mousse de polyuréthanne. 11. Mode de réalisation de constructions selon la revendication 9, dans lequel les sorties de descente d'eau et les prises d'air aménagées dans le liner par vulcanisation sont disposées aux endroits désirés du bâtiment, à l'extérieur de celui-ci et sont pourvues de gaines techniques pour le passage des descentes d'eau. 12. Mode de réalisation de constructions selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel les réseaux d'alimentation en fluide et en énergie sont disposés dans les faux plafonds. 13. Mode de réalisation de constructions selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel les panneaux de cloison sont crochetés au profil haut et au profil bas, le profil haut étant maintenu en place par un système de vérins qui permet d'en régler la hauteur et les cloisons sont maintenues en place par des profils d'angle. 14. Mode de réalisation des constructions selon la revendication 13, dans lequel les panneaux de cloison sont pleins ou comportent des espaces vitrés ou comportent à certains endroits des emplacements translucides comportant une plaque de matière plastique. 15. Mode de réalisation de constructions selon l'une des revendications 1 à 14, pour la construction de bâtiments à plusieurs étages et notamment à deux étages, dans lequel les poteaux de soutènement présentent la hauteur requise et où l'étage supérieur comporte un panneau de plancher à la partie basse et un panneau de toiture reposant sur les longerons longitudinaux de l'étage supérieur et dans lequel le niveau bas et le niveau haut communiquent par une passerelle extérieure ou par une échelle disposée à l'intérieur du bâtiment. 16. Eléments modulaires construits selon le mode de réalisation de constructions des revendications 1 à 15. 17. Utilisation des éléments modulaires de la revendications 16, à la construction de cuisines collectives, de laboratoires agro-alimentaires ou d'établissements hospitaliers en air conditionné, en air surpressé ou en air stérilisé.