Brevet FR2783851A1 — publié le 20000331

OSSATURE NOTAMMENT POUR LA CONSTRUCTION D'UN BATIMENT La présente invention concerne une ossature, notamment pour la construction d'un bâtiment, définissant le squelette de différentes parties principales dudit bâtiment, telles qu'un plancher, des murs, un plafond et une toiture. Mieux que quiconque, c'est la nature qui nous enseigne l'art de bien bâtir en étant économe de matière première. La nature qui nous entoure est toute entière tournée vers une recherche d'efficacité, la légèreté étant mise au service de la solidité et la fragilité apparente au service de la beauté. Ainsi, une simple toile d'araignée est d'une légèreté diaphane mais d'une incroyable résistance. En matière de construction, l'Homme a mis un certain temps à s'inspirer de ce modèle. Pendant des siècles a prévalu le principe illusoire suivant lequel bâtir solide nécessitait de bâtir massif. Ce n'est que grâce aux lents progrès réalisés dans le domaine des mathématiques et de celui de la physique des matériaux que les bâtisseurs se sont peu à peu affranchis de cette contrainte, pour parvenir à concevoir des structures de plus en plus légères et élancées. Curieusement, l'un des domaines o ces évolutions ont été les moins appliquées est celui de la construction de maisons individuelles. Bien que les structures se soient considérablement allégées depuis l'époque des châteaux forts, il n'en demeure pas moins vrai que le principe "bâtir massif pour bâtir solide "n'est que peu remis en question à notre époque, et cela particulièrement en ce qui concerne les maisons à ossature bois. Pourtant, à l'heure actuelle, les constructions à ossature, et plus particulièrement les maisons à ossature bois connaissent un très grand succès en raison notamment de leurs atouts écologiques et surtout économiques par rapport aux maisons "traditionnelles". En raison du principe "bâtir massif pour bâtir solide", les maisons individuelles à ossature bois comprennent une poutre de bois massif qui constitue la "brique" de base de toute bonne ossature et de toute bonne charpente. Cette poutre de bois massif représente cependant des inconvénients: rigidité, poids élevé, tendance à fissurer, coût économique et écologique élevé, etc. De plus, ces dernières années, l'amélioration de l'isolation a toujours été au centre des préoccupations. Ce n'est qu'avec de grands moyens que l'on arrive a construire correctement un ensemble sol-mur-plafond-toiture en respectant les normes du bâtiment qui sont de plus en plus en contraignantes. La suppressions des ponts thermiques nécessite de grands efforts. Les poutres de forte sections sont lourdes, se dilatent beaucoup et nécessitent beaucoup d'énergie pour être asséchées. La formation de fissures et la forte dilatation des poutres de forte section handicapent fortement la construction de maisons à faible déperdition d'énergie. Les poutres en lamellé-collé résolvent les deux problèmes susnommés mais la problématique de l'assemblage sol-mur-plafond-toiture demeure. D'autre part, pour chaque maison il faut établir une liste des éléments dont les longueurs et les sections different. Cette étape est longue et nécessite beaucoup d'efforts. La nécessité d'avoir une bonne isolation en voulant employer des poutres de forte section ne permet plus d'obtenir un résultat idéal. La présence des différentes poutres conduit à des complications lors de la mise en place des différentes installations (sanitaire, électrique...). Un mur supplémentaire recouvrant les installations serait une solution coûteuse sans résoudre les problèmes au niveau des intersections. Enfin, la préparation et le montage des divers éléments ne peut se faire que par des gens du métier. La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant des ossatures constituées d'éléments de structure ultra-légère possédant une grande résistance physique et qui assure l'autoportée des éléments entre eux. Ces ossatures permettent une grande économie de bois, une fabrication automatisée des pièces, un montage simple sans nécessiter de connaissances ni de matériels spécifiques. Les ossatures selon l'invention peuvent être présentées sous forme d'ensemble prêt à monter, d'o un transport aisé jusqu'au chantier. Dans ce but, l'invention concerne une ossature du genre indiqué en préambule, caractérisée en ce que le squelette d'au moins une desdites parties principales est constitué de plusieurs éléments de base de section identiques assemblés au moyen de noeuds de manière à former un réseau tridimensionnel. De préférence, toutes les parties principales du bâtiment appartiennent au même réseau tridimensionnel. Ainsi, il n'existe plus de séparation entre lesdites parties principales. Il n'y a donc plus par exemple de problème de fissurations au niveau de la jonction des différentes parties. D'une manière particulièrement avantageuse, les éléments de base sont disposés de manière à former des canaux pour le passage de gaines techniques, lesdits canaux ayant une forme prismatique de section triangulaire et des directions parallèles. D'une manière particulièrement simple, la section des éléments de base est carrée. D'une manière avantageuse, les éléments de base comportent à chacune de leurs extrémités une rainure longitudinale, utilisée pour l'assemblage avec un noeud constitué d'autant de branches que d'éléments de base à assembler. Lesdites branches sont agencées pour s'emboîter dans les rainures prévues sur les éléments de base. A cet effet, les branches dudit noeud et les éléments de base peuvent présenter des trous correspondants pour recevoir des moyens de fixation. Pour terminer la construction, le squelette est recouvert d'un revêtement intérieur et extérieur. Enfin, les espaces vides créés à l'intérieur du squelette sont comblés de matières isolantes. La présente invention et ses avantages apparaitront mieux dans la description suivante d'un exemple de réalisation, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure la et lb représentent une vue partielle en perspective d'une ossature selon l'invention, - la figure 2 est une vue de /4d'une partie d'un élément principal, - la figure 3 est une vue en perspective d'une partie d'un élément principal, - la figure 4 représente un noeud selon l'invention, - la figure 5 est vue éclatée du noeud de la figure 4, - les figures 6 et 7 représentent des éléments de base selon l'invention, - les figures 8 et 9 représentent les différentes étapes de montage de certains éléments de base selon l'invention, - la figure 10 représente des éléments de base montés sur un noeud selon l'invention, et - la figure 11 représente une autre construction réalisée avec une ossature selon l'invention. En référence aux figures la et lb, l'ossature 10 selon l'invention correspond au squelette d'un bâtiment, tel qu'une maison d'habitation, qui comprend les différentes parties principales que l'on trouve dans toutes les constructions, à savoir un plancher 2, des murs 3, un plafond (non représenté) et une toiture 17. Plus spécifiquement en référence aux figures 2 et 3, le squelette de l'ensemble de ces parties principales est réalisé en assemblant les uns aux autres plusieurs éléments de base 1 au moyen de noeuds 5 de manière à former un réseau tridimensionnel. Plus précisément, chaque partie principale comporte un plateau supérieur 6 et un plateau inférieur 6' parallèles entre eux et formés par des éléments de base 1 disposés en carrés 7, 7' dont les côtés sont parallèles deux à deux, les carrés 7, 7' étant décalés l'un par rapport à l'autre de sorte que le coin d'un carré 7 du plateau 6 correspond au centre d'un carré 7' du plateau 6'. Entre les deux plateaux 6, 6' sont disposés des éléments de base 1 de manière à former un réseau tridimensionnel. Par exemple, de chaque coin d'un carré 7 partent quatre éléments de base 1 en direction des quatre coins d'un carré 7' de manière à obtenir une pyramide régulière ayant comme base le carré 7' et comme sommet le coin du carré 7. On obtient ainsi entre les deux plateaux 6, 6' selon deux directions perpendiculaires des rangées parallèles de pyramides régulières qui forment entre elles et à l'intérieur d'elles-mêmes des canaux 8 de forme prismatique de section triangulaire. Ces canaux 8 sont disposés tête-bêche parallèlement les uns aux autres selon les deux directions perpendiculaires des côtés des carrés 7, 7'. Ces canaux 8 peuvent constituer avantageusement des passages pour des gaines techniques. Pour terminer la partie principale, il n'est disposé que trois éléments de base partant du coin d'un carré 7. Pour compléter cette structure, deux éléments de base (non représentés sur les figures 2 et 3) sont disposés perpendiculairement l'un à l'autre selon les diagonales de chaque carré 7, 7'. Ces éléments de base qui sont disposés dans les diagonales des carrés 7, 7' sont représentés sur les figures la, lb. Pour une meilleure lisibilité des dessins, seuls les éléments de base constituant les côtés des carrés 7, 7' ont été représentés sur les figures 2 et 3. Le réseau tridimensionnel formé pour une partie principale est poursuivi pour former une autre partie principale. Ainsi, l'ossature 10 selon l'invention est constituée d'une seule pièce. Il n'existe aucune séparation entre les différentes parties principales. Le mur 3 par exemple est réalisé en prolongeant le plancher 2 vers le haut dans une direction perpendiculaire. Pour cela, on fait partir des coins des derniers carrés 7 mais vers le haut par rapport à la réalisation ci- dessus trois éléments de base 1 pour reconstituer deux plateaux verticaux entre lesquels sont formées des pyramides régulières. Le réseau est poursuivi de la même façon entre le mur 3, le plancher et la toiture 17. Comme le montre la figure lb, on utilise pour réaliser la toiture 17 des éléments de base 1' dont la longueur est égale à celle des éléments de base 1 disposés dans les diagonales des carrés 7, 7'. Des carrés peuvent ne pas être formés dans le réseau pour laisser des espaces pour des fenêtres 9, des portes, des escaliers 11, etc. Comme le montre la figure 6, les éléments de base 1, 1' sont de forme parallélépipédique et de section carrée. L'élément de base 1' utilisé pour le toit 17 est bien évidemment plus long que l'élément de base 1 pour réaliser les côtés des carrés 7, 7' puisque les éléments de base 1' sont de même longueur que ceux utilisés dans les diagonales desdits carrés 7, 7'. Ces éléments de base 1' sont également utilisés par exemple pour arrêter le réseau afin de terminer un élément principal ou de former des ouvertures. Les éléments de base 1 disposés dans les diagonales des carrés 7, 7' présentent une construction particulière de manière à former une croix qui constitue les diagonales des carrés 7, 7'. Pour cela, et en référence aux figures 7 à 9, l'élément de base la comporte en son centre une encoche 19 sur chacune de ses faces inférieure et supérieure. Les éléments de base lb constituent des moitiés d'élément de base la prises dans l'axe longitudinal et présentent également en leur centre une encoche 19. Ainsi, l'élément de base la s'encastre entre deux éléments de base lb de manière à former une croix, l'intersection des éléments la et lb correspondant au centre des carrés 7, 7'. Les éléments de base 1,1' comportent à chacune de leurs extrémités une rainure longitudinale 13 présentant une certaine profondeur. Au niveau de cette rainure 13 sont prévus des trous 14 pour recevoir des moyens de fixation, tels que des vis (non représentées). En référence aux figures 4 et 5, les noeuds 5 sont constitués d'autant de branches 5a, b, 5c que d'éléments de base 1 à assembler au moyen dudit noeud. Les noeuds 5 sont placés aux quatre coins des carrés 7, 7' et les branches 5a, 5b, 5c ont chacune une direction différente pour constituer le réseau tridimensionnel. Dans l'exemple représenté, le noeud 5 comporte douze branches 5a, 5b, 5c, soit huit branches Sa dans un même plan pour constituer le point de départ de quatre carrés 7, 7', et de quatre diagonales, quatre branches 5b, 5c, pour constituer le point de départ des quatre arêtes des pyramides régulières disposées entre les panneaux 6, 6'. Le noeud 5 peut être réalisé en acier, par découpage. Comme le montre la figure 5, les huit branches 5a, les deux branches 5b et les deux branches 5c peuvent former respectivement une seule pièce. Les branches 5b et 5c comportent chacune une encoche 15 pour s'emboîter l'une sur l'autre. Le plan comprenant les branches Sa comprend en son centre une rainure en forme de croix 18 pour recevoir les branches 5b et 5c. Les branches Sa, 5b, 5c ont une épaisseur légèrement inférieure à la rainure 13 des éléments de base 1, 1' de sorte que les branches 5a, 5b, 5c sont insérées dans les rainures 13 de manière à assembler les éléments de base 1, 1' sur le noeud 5 comme le montre la figure 10. Les branches 5a, 5b, 5c comportent à leur extrémité libre des trous 16 correspondant aux trous 14 des éléments de base 1, 1' pour recevoir des moyens de fixation. Ensuite l'extrémité libre restante des éléments de base 1, 1' est assemblée au noeud 5 suivant. L'ossature 10 selon l'invention est entièrement montée de cette manière par assemblage des éléments de base 1, 1' à des noeuds 5. Une personne qui n'est pas un homme du métier de la construction peut ainsi facilement monter son habitation, puisque les éléments de base ainsi que les noeuds sont livrés prêts à assembler. Une fois l'ossature entièrement assemblée, les gaines techniques pour l'installation électrique, les sanitaires et le chauffage sont montées dans les canaux 8 créés. Il n'est donc plus nécessaire de prévoir des aménagements spécifiques pour intégrer ces gaines ni de faire des saignées dans les murs devant par la suite être rebouchées. L'installation des gaines techniques dans l'ossature se fait très rapidement en une seule intervention. Puis, le squelette est recouvert par un revêtement intérieur et extérieur. Plusieurs choix de revêtement intérieur et extérieur sont possibles. Bien entendu il faut respecter les règles de l'art de la construction. Il n'est pas nécessaire que le revêtement participe à la statique de la construction. Les revêtements sont directement montés sur le squelette. Aucun lattage n'est nécessaire. Enfin, les espaces vides créés à l'intérieur du squelette sont remplis de matières isolantes telles que la cellulose par la technique de soufflage. Les différents éléments de base de la structure maintiennent la cellulose en place. Il n'y a plus d'opération fastidieuse pour combler les éléments creux. Toutes les gaines techniques des installations électriques et sanitaires sont isolées de manière optimale grâce à la présence de la cellulose qui les entoure parfaitement. De plus, elles sont suffisamment éloignées du revêtement de surface pour être bien protégées. Grâce à cette construction, la maison obtenue se caractérise par une très faible consommation d'énergie. Dans l'avenir, un ordinateur pourra gérer la répartition de l'énergie au sein de la maison. Une telle ossature est autoportante et présente une grande stabilité. Elle est en particulier antisismique et résiste aux cyclones. Elle présente également un très bon comportement pour la répartition des efforts. Ceci permet, comme dans une construction en béton armé, de réaliser des ouvertures dans les murs, plafonds et toiture. En cas de défaillance d'un élément de base, les efforts se répartissent sur les éléments de base voisins. Comme le réseau tridimensionnel qui la constitue forme une seule pièce et qu'il n'y a pas de séparation entre les parties principales, il n'y a pas de problèmes d'assemblage, d'isolation, de dilatation ou de fissures, problèmes que l'on rencontre fréquemment dans les constructions traditionnelles. De plus, il n'est pas nécessaire de changer de matériaux ou de techniques de construction entre les sols, murs, plafonds et toitures. Les éléments de base et de renfort utilisés ont une petite section par rapport aux poutres utilisées traditionnellement. Cela apporte notamment les avantages de supprimer le travail du bois. Les dimensions ne varient donc pas. De plus, les éléments de base étants courts et de faible sections, il est donc facile d'obtenir des éléments dépourvus de tout défaut (noeud, fissure, etc.). Les éléments sont donc de première qualité. Les contraintes nominales sont par conséquent supérieures de 15% par rapport à des éléments de deuxième choix. D'autre part, le faible nombre d'éléments de base (éléments composant la croix, élément de base simple, noeud) sont fabriqués à l'avance et livrés dès la commande. L'ensemble des pièces étant simple, le montage du réseau peut se faire par de la main d'oeuvre non qualifiée. L'ossature selon l'invention est de préférence réalisée en bois, tel que le sapin ou le hêtre. C'est une construction légère ( environ 10 kg/m2) car elle ne consomme que ,5 % de bois. Elle peut donc être transportée facilement par exemple par hélicoptère pour être placée dans des endroits peu accessibles. De même, les pièces étant chargées et livrées sur des palettes, l'ensemble des pièces avant montage est peu encombrant par rapport aux constructions traditionnelles. Enfin, le réseau tridimensionnel créé servant également de base aux diverses installations (sanitaire, électrique, etc.), ceci a pour avantage de permettre la mise en place des diverses gaines techniques et câbles au sein même de ce réseau. Ce travail peut être fait en une seule intervention. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidente pour un homme du métier. Notamment, ce type de construction tridimensionnelle peut être utilisé pour réaliser seulement quelques éléments de construction ou des plates-formes, telles que le montre la figure il. Revendications 1. Ossature (10), notamment pour la construction d'un bâtiment, définissant le squelette de différentes parties principales dudit bâtiment, telles qu'un plancher (2), des murs (3), un plafond et une toiture (17), caractérisée en ce que le squelette d'au moins une desdites parties principales est constitué de plusieurs éléments de base (1, 1') de section identiques assemblés au moyen de noeuds (5) de manière à former un réseau tridimensionnel. 2. Ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce que toutes les parties principales (2, 3, 17) appartiennent au même réseau tridimensionnel. 3. Ossature selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments de base (1) sont disposés de manière à former des canaux (8) pour le passage de gaines techniques. 4. Ossature selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits canaux (8) ont une forme prismatique de section triangulaire et ont des directions parallèles. 5. Ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section des éléments de base (1, 1') est carrée. 6. Ossature selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de base (1. 1') comportent à chacune de leurs extrémités une rainure longitudinale (13). 7. Ossature selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit noeud (5) est constitué d'autant de branches (Sa, 5b, 5c) que d'éléments de base (1, 1') à assembler au moyen dudit noeud (5), lesdites branches (Sa, 5b. 5c) étant agencées pour s'emboîter dans les rainures (13) prévues sur les éléments de base (1, 1'). 8. Ossature selon la revendication 7, caractérisée en ce que les branches (Sa, 5b, 5c) du noeud (5) et les éléments de base (1, 1') présentent des trous correspondants (14, 16) pour recevoir des moyens de fixation. 9. Ossature selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les espaces vides créés à l'intérieur du squelette sont comblés de matières isolantes.