Brevet FR2800767A1 — publié le 20010511

La présente invention concerne des panneaux préfabriqués pour des constructions à colombages et leur proce de mise en oeuvre. Dans certaines régions françaises notamment en Alsace, Normandie et dans les Landes, des maisons à colombages sont traditionnellement réalisées. La construction débute général par le montage sur le chantier d'ossatures en bois puis par remplissage des vides laissés entre les pièces d'ossature à l'aide de torchis, employés dans les maisons anciennes, constitué d'argile malaxée, de paille, de foin, de résidus du bois. De nos jours le remplissage est effectué à l'aide de briques suivi d'un enduit extérieur et d'un doublage intérieur avec interposition de panneaux isolants. Ce type de construction fait appel à des techniques artisanales délicates, longues et onéreuses De sorte que leur3 réalisations ont été, petà à petit, abandonnées au profit de réalisations industrielles mettant en oeuvre de nouveaux matériaux plus performants d'utilisation plus aisée. Tout en respectant l'aspect esthétique de ces maisons à colombages, ce type de construction s'est révélé particulièrement bien adapté à une préfabrication en atelier notamment des panneaux de remplissage. C'est ainsi que de nombreuses innovations ayant trait à la construction à colombages ont de ce fait vu le jour. Sans être exhaustif on peut citer comme faisant partie de l'art antérieur les documents ci-dessous. Le brevet MACCHI SARL FR.A.2.743.584 concerne un procédé de fabrication d'un panneau destiné à former mur d'une construction à colombages. II consiste à réaliser l'ossature en bois du panneau, à la disposer à plat, puis à couler un matériau isolant de remplissage, à attendre la solidification dudit matériau, le redresser et à appliquer sur les deux faces du panneau couche de finition. II concerne également le panneau obtenu en mettant en oeuvre ledit procédé. Le brevet LACROIX FR 2.523.175 décrit un procédé d'assemblage d'ossature en bois pour des maisons à colombages, composé d'éléments tels que lambourdes, solives, poteaux. Chacune des faces de ces éléments comporte une rainure dans laquelle sont insérés des goussets en contreplaqué. Le brevet SERTI FR.A.2.494.749 propose un procédé de construction de murs de bâtiments à colombage consistant, à placer sur un plancher des poutres verticales à la périphérie du bâtiment, à insérer un remplissage dans les intervalles compris entre deux poutres adjacentes, à crépir la face extérieure du remplissage, à placer un isolant, un doublage avant crepissage intérieur. Il consiste, en outre, à pratiquer des feuillures sur les faces des poutres disposées en regard les unes des autres et à placer dans feuillures un par un des résidus bois et de ciment et à fixer lesdits panneaux. Le brevet WURAGROHR FR.A.2.132.032 décrit un panneau et un liteau de fixation pour la réalisation de parois murales destinées notamment aux constructions à colombages démontables. Les chants des panneaux sont chanfreinés deux côtés de façon à engager liteaux de fixation comportant des faces chanfreinées concordant avec les faces chanfreinées des panneaux. Le brevet FLORIAN FR.A. 2.626.595 consiste en une ossature en bois restant apparente en partie murale extérieure pour constructions diverses notamment à colombages, se composant d'éléments légers préfabriqués. Les éléments verticaux sont formés d'un cadre comportant colombage pré-assemblé dont les pièces se caractérisent par une section en T. Le brevet RENAUD FR.A.2.602.808 concerne un élément modulaire composite comportant une face finie bois et aspect torchis obtenu par une coulée de mousse polyuréthane expansée sur un plan de polystyrène et une face interne en plâtre. La jonction des modules se fait par tenon et mortaise pour la face bois. Le brevet LE MONNIER FR.A.2.592.419 décrit un procédé de fabrication d'une paroi à colombage consistant à maintenir un colombage contre un panneau pendant le coulage d'un matériau de remplissage dans le coffrage formé par le panneau et une plaque disposée parallèlement. Après décoffrage la face apparente du colombage affleure la surface du matériau coulé. Le brevet Atelier CHIQUET FR.A.2.611.780 concerne des panneaux de colombage préfabriqués et leur procédé de mise en oeuvre. Ces panneaux sont constitués de jonctions, de fiches intercalaires, d'écharpes obliques et de panneaux multiplis. Ces panneaux sont assemblés entre eux par l'intermédiaire de parties profilées en V, en creux et en relief, de chaque côté des pièces de jonction verticales. Chaque fiche horizontale et verticale est munie d'un renfort permettant de retenir l'isolant par l'intermédiaire d'un panneau rapporté au dos. Les panneaux sont fixés au sol par l'intermédiaire de douilles filetées, noyées dans le béton de la dalle. Le brevet MACCHI SARL FR.A.2.688.530 définit un matériau de construction comprenant un mélange de terre argileuse, de chaux, de paille d'épeautre, de flocons de papier, d'eau. Il concerne la maison utilisant un tel matériau remplissant les espaces entre les pièces de bois formant l'ossature de la maison. L'examen de l'état de la technique montre une évolution dans le domaine des matériaux utilisés. Le torchis a ainsi été remplacé en premier lieu par des briques revêtues de crépis puis par des matériaux liquides durcissables de type mortiers et bétons réalisés à base de ciment, chaux et agrégats légers. Dans le but limiter les opérations sur chantier longues et onéreuses, la création de panneaux à colombages préfabriqués s'est imposée. Ces panneaux, réalisés en atelier comportent isolation incorporée, de sorte que les travaux sur chantier puissent être limités à leur assemblage. La présente invention se propose de pallier les inconvénients et lacunes l'art antérieur évoqué ci-dessus. Les panneaux seront donc entièrement préfabriqués en atelier en utilisant des matériaux légers et structurant, leur assemblage exécuté chantier devra être simple rapide de façon à respecter l'esthétique des constructions à colombages. Ces panneaux constitués d'une âme en matériaux légers isolants présentant sur sa surface extérieure aspect de torchis, ladite âme étant insérée dans une ossature sur laquelle sont fixés de façon apparente des éléments en bois tels que lambourdes, solives, sablière, fiches, potelets, lesdits panneaux se caractérisent en ce que l'âme isolante, réalisée en matériaux structurant, est enrobée revêtement de protection étanche, l'ossature, réalisée en profilés métalliques en forme de U, enserre l'âme isolante enrobée, formant cadre, les éléments en bois, formant colombages, maintiennent fixés l'ossature l'âme isolante enrobée et maintiennent les panneaux entre eux. De préférence l'âme isolante l'âme isolante structurante est réalisée polystyrène expansé, ignifugé, moulé et/ ou usiné de façon à obtenir une surface extérieure irrégulière légèrement bombée simulant l'aspect du torchis et une surface intérieure sensiblement plane destinée à recevoir un revêtement de finition. Avantageusement le revêtement de protection étanche enrobant les faces de l'âme isolante structurante est constitué de plusieurs couches successives présentant des caractéristiques différentes, en tant que de besoin, telles qu'enduit étanche régulateur de fond, treillis de renforcement, enduit organique de finition imperméable à la vapeur d'eau, ininflammable. Selon une autre caractéristique, l'ossature réalisée en profilés d'acier en forme de U est constituée de montants découpés ajustés et assemblés entre eux pour former un cadre insérant les chants de chacune des âmes isolantes sur lesquels ils sont fixés. Selon une variante de fabrication l'âme isolante structurante réalisée polyuréthane, ignifugé est moulée dans une coque en matériau composite constituant en une seule couche le revêtement de protection étanche de ladite âme. Ainsi obtenus les panneaux préfabriqués à l'aide de cadres métalliques sont légers, structurant, parfaitement rigides. Ils sont en outre étanches, ininflammables, présentent l'aspect ancien du torchis thermiquement isolant. Bien que la forme rectangulaire soit la plus courante, il est possible de les réaliser sous forme de triangle, losange, trapèze et toute forme géométrique à côtés rectilignes. Leur procédé de mise ceuvre sur le chantier comporte les phases suivantes A - assemblage des panneaux sur le radier ou sur le plancher B - assemblage des panneaux entre eux C - réalisation des angles de la construction D - réalisation de la sablière, des entraits E - réalisation de la charpente, de la toiture F - réalisation des cloisons G - mise en place des circuits électriques et hydrauliques H - mise en place du revêtement intérieur de finition Avantageusement la phase A comporte les étapes suivantes - fixation d'un rail inférieur, constitué d'un profilé métallique en forme de U sur le radier ou sur le plancher à l'aide de vis, de boulons, de colle. - mise en place des panneaux sur le rail inférieur par encastrement des profilés en U insérant l'âme isolante - Fixation des panneaux à l'aide de vis, de boulons, de colle. De préférence la phase B comporte les étapes suivantes - mise en place des panneaux chants contre chants des profilés en U insérant l'âme isolante - fixation des panneaux par des éléments en bois formant colombages à l'aide de vis, de boulons, de colle. Selon une autre caractéristique la phase C comporte les phases suivantes Cl - fixation des rails sur les deux faces des poteaux d'angle à l'aide de ' , de colle. C2 - mise en place des poteaux par enfilement par le bout supérieur des profilés en U sur les deux rails fixés sur les deux faces des poteaux C3 - Fixation des panneaux sur les poteaux par des éléments en bois formant poteau d'angle à l'aide de vis, de boulons, de colle. Selon un procédé préférentiel la phase D comporte les étapes suivantes Dl - fixation du rail sur la sablière, sur les entraits à l'aide de vis, de colle. D2 - mise en place la sablière, des entraits par encastrement des profilés en U sur le rail D3 - fixation de sablière, des entraits par des éléments en bois formant colombage à l'aide de vis, de boulons, de colle. Ainsi le procédé d'assemblage sur le chantier est relativement simple. Il consiste à emboîter les premiers panneaux sur les profilés fixés sur le radier Cu sur plancher puis solidariser les panneaux entre eux à l'aide d'éléments en bois formant colombage et de vis, des boulons, de colle. La liaison avec la sablière se fait de la même façon que sur le radier par emboîtement par le haut. La mise place des poteaux d'angle est faite avant la mise place de la sablière. Cet assemblage sur site est donc aisé, ne nécessite pas l'intervention d'un personnel très qualifié de sorte qu'il est possible d'envisager l'auto-construction par des particuliers non professionnels. La présente invention répond donc aux objectifs fixés. Elle sera mieux comprise grâce à la description ci-après d'un mode de réalisation préféré donné à titre d'exemple illustratif non limitatif en référence aux dessins schématiquement annexés dans lesquels La figure 1 est une vue d'une maison à colombages type landais. La figure 2 est une vue en coupe de l'assemblage de deux panneaux entre eux. La figure 3 est une vue en coupe de l'assemblage d'un panneau sur radier La figure 4 est en coupe de l'assemblage de deux panneaux avec un poteau d'angle La figure 5 est en coupe de l'assemblage d'un panneau avec la sablière. La figure 6 est une vue en coupe d'une variante du profilé en U. On a représenté sur la figure 1 une vue de face du pignon d'une construction à colombage typique des Landes. Sur la figure 2 selon une vue en coupe on montre la constitution et l'assemblage de deux panneaux selon l'invention. Chacun des panneaux 1 est constitué d'une âme la en polystyrène expansé, ignifugé, usiné de façon à obtenir une face extérieure lb bombée dont la surface est irregulière de façon ' simuler le torchis. La face intérieure 1c est sensiblement plane. Les chants 1d sont usinés de façon à permettre l'encastrement de l'âme 1 dans l'ossature 2. Un revêtement 3 enrobe toute la surface de l'âme la des panneaux. Ce revêtement est constitué de plusieurs couches notamment pour la face externe d'une colle ou sous- enduit ensuite d'un treillis de renforcement assurant une protection contre les chocs, une deuxieme couche d'enduit pour recouvrir le treillis, une couche de régulateur de font: permettant d'uniformiser la couleur du support, un enduit organique finition imperméable à la vapeur d'eau et ininflammable termine le revêtement. Le revêtement 3 de la face intérieure 1c et des chants 1d est constitué de trois couches : une colle ou sous- enduit un treillis simple, un sous-enduit pour recouvrir le treillis. Les quatre montants formant cadre constituant l'ossature 2 sont des profilés en acier galvanisé. Ils sont solidarisés entre eux dans les angles du cadre. Il est plus aisé de souder trois montants avant d'insérer et coller l'âme isolante et de solidariser le dernier montant aux trois autres soit par des points de soudure ou par toute autre technique appropriée, rivetage, sertissage, vissage voire la combinaison de ces techniques. Le panneau ainsi obtenu, âme insérée dans un cadre métallique participe au contreventement de l'édifice. Il est conçu pour soutenir tout type de toiture. Bien la forme rectangulaire des panneaux soit la plus employée il est possible de réaliser des formes triangulaires, trapézoïdales ou toute forme géométrique à côtés rectilignes. L'assemblage de deux panneaux 1 est effectué au niveau des chants 1 d de ces panneaux à l'aide d'éléments en bois 4a formant colombages de largeur voisine de 8 à 12 cm, d'épaisseur de 3 cm. Ces dimensions résultant des contraintes mécaniques et charges liées à la stabilité de la construction. Des cordons 5 de silicone souple assurent la jonction et l'étanchéité entre les chants 1d de l'âme isolante. Un autre élément bois 4b est disposé au niveau de la face intérieure 1c de l'âme. Des boulons 7 assurent le serrage des chants 1 d entre les deux éléments en bois 4a - 4b. Les têtes de ces boulons sont noyées dans des lamages 4c obturés après serrage par des cylindres en bois de meme nature que celle des éléments en bois 4 de façon à simuler un chevillage des pièces. L'élément en bois interne 4b sert d'entretoise à un panneau 6 servant de support ' un revêtement intérieur décoratif. Ce panneau peut être un panneau de particules bois ou un multiplis enduit, peint ou tapissé. Il peut se présenter sous forme de panneau mélaminé double face ou sous forme de lambris naturel, vernis, lazuré ou peint. Cependant ces panneaux intérieurs 6 participent au contreventement de la construction, ils doivent en conséquence présenter une résistance mécanique compatible avec la charge imposée. En pratique leur épaisseur minimale doit être de 14 mm. Le vide constitué entre le panneau intérieur 6 et la surface intérieure 1c de l'âme d'environ 3 cm permet le passage des gaines électriques, câbles TV et téléphones voire des canalisations. Selon une variante de réalisation des âmes isolantes 1 et de leur revêtement 3, il possible de réaliser ce revêtement sous forme d'une seule couche, réalisée en matériaux composites tels que des bétons de fibres, coulée dans un moule à la forme définitive de l'âme présentant une face extérieure bombée et une surface irrégulière simulant le torchis. L'âme isolante structurante est alors réalisée en polyuréthane expansé injecté dans la coque servant de moule. L'ensemble étant alors parfaitement rigide. Dans l'optique de cette variante de réalisation il est possible d'envisager le renfort des chants au niveau la coque de façon à limiter voire supprimer l'ossature métallique 2. Dans cette optique les éléments en bois 4a et 4b assureraient le serrage des âmes 1 au niveau des chants renforcés 1d. Cette solution a pour avantage de simplifier la réalisation des panneaux et leur assemblage. Elle permet de réduire le coût de la construction. On a représenté la figure 3 selon une vue en coupe la réalisation et le montage d'un panneau fixé au radier 11 ou à un plancher. Ce panneau comporte comme précédemment des chants recouverts par le cadre constituant l'ossature métallique 2. Un profilé formant rail 8 en acier galvanisé en forme de U, d'écartement entre les ailes du U légèrement supérieur à celui du U formant cadre est fixé sur le radier ou sur le plancher à l'aide de vis. Préalablement un film isolant 9 de type toile goudronnée est interposé entre le sol et le rail en U permettant d'isoler l'ossature 2 et éviter les éventuelles remontées d'humidité. Le panneau muni de son cadre métallique formant ossature 2 est encastré dans le profilé métallique formant rail 8 fixé au sol. Un boulon 10 immobilise le panneau encastré dans le profilé 8, l'écrou étant soudé sur plaquette métallique. Pour obtenir un recouvrement type goutte d'eau empêchant toute infiltration d'eau l'âme du panneau déborde à l'aplomb de la dalle de béton. Pour permettre l'encastrement du panneau dans le profilé 8 en U le panneau comporte partie basse un saignée l e. a représenté sur la figure 4 selon une vue en coupe la réalisation et le montage panneaux d'angle fixés sur un poteau 16. Les deux panneaux d'angle comportent chacun un chant recouvert par le cadre constituant l'ossature. Deux profilés formant rails 14 - 15 acier galvanisé en forme de U d'écartement entre les ailes du U légèrement supérieur à ceux des U formant cadre, sont fixés par des vis aux deux côtés adjacents du poteau 16. Ainsi les deux panneaux sont encastrés dans les rails 14 et 15 et immobilisés par un boulon 7. En fait les panneaux sont positionnés et encastrés dans les rails 8 fixés au sol poteaux 16 son enfilés par le haut dans les rails 14 et 15 puis immobilisés boulons 7 en fixant les éléments en bois 4c et 4d formant poteau d'angle. la figure 5 selon une vue en coupe on montre la réalisation et le montage panneau fixé à une sablière 12. Ce panneau comporte des chants recouverts par le cadre constituant l'ossature 2. Un profilé formant rail 13 en acier galvanisé en forme de U, d'écartement entre les ailes du U légèrement supérieure à celui du U formant cadre fixé à la sablière à l'aide de vis. Le panneau muni de son cadre métallique formant ossature 2 est encastré dans le profilé métallique 13 formant rail fixé à la sablière, un boulon 7 immobilise le panneau encastré dans le rail 13. Cette opération est la dernière avant pose de la charpente et de la toiture. Sur la figure 6 on montre en coupe une variante de profilé formant ossature encastré dans rail de forme en U. Les fonds du U sont constitués de petites surfaces permettant bonne jonction entre les profilés et facilitant la fixation des rails 8 - 13 - 14 - 15 sur le 11, la sablière 12, les poteaux 16. Des cordons de silicone 5 assurent l'étanchéité réduisent les ponts thermiques entre les faces métalliques. Selon un mode de réalisation particulier les ailes du U formant ossature 2 sont pliés a leurs extrémités à 90 de façon à former un ergot encastré dans une feuillure du chant 1 d de l'âme du panneau. Bien que de la colle soit enduite entre le fond intérieur du profilé et le chant, cette solution assure un meilleur maintien du profilé sur le chant au prix de difficulté de réalisation et de montage. Le procédé de mise en aeuvre des panneaux préfabriqués ne présente pas de difficultés majeure si ce n'est le positionnement minutieux à l'aide gabarits des rails dans lesquels viendront s'encastrer les panneaux. L'assemblage des différents panneaux à l'aide de boulons et d'éléments en bois nécessite des perçages précis qu'il est préférable de réaliser en atelier ' l'aide de gabarits de façon que sur le chantier il n'y ait qu'à visser vis et écrous. Ainsi ce type de montage permet un démontage aisé ce permet de faire évoluer l'habitabilité en ajoutant des pièces élémentaires selon nécessité, voire déplacer ces constructions vers un autre lieu d'implantation. Ainsi les panneaux selon l'invention et leur procédé de mise oeuvre répondent bien aux buts fixés, simplicité, rapidité, esthétique, économie. Les modifications susceptibles d'être apportées par l'homme de au procédé décrit ci- dessus qui, sans en altérer les dispositions originales, n'en serai-cnt que de simples équivalents techniques, entrent également dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Panneaux 'fabriqués pour constructions à colombages constitués d'une âme matériaux légers isolants présentant sur sa surface extérieure un aspect de torchis ladite âme etant insérée dans une ossature sur laquelle sont fixés de façon apparente des éléments en bois tels que lambourdes, solives, sablière, fiches, potelets, lesdits panneaux caractérisent en ce que l'âme isolante (la), réalisée en matériaux structurant, est enrobée d'un revêtement de protection (3) étanche, D l'ossature réalisée en profilés métalliques (2) en forme de U, enserre l'âme isolante enrobée, formant cadre, D les éléments en bois (4), formant colombages, maintiennent fixés sur l'ossature l'âme isolante enrobée et maintiennent les panneaux (1) entre eux. 2. Panneaux préfabriqués (1) pour constructions à colombages selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'âme isolante (la) structurante est réalisée en polystyrène expansé, ignifugé, moulé et/ ou usiné de façon à obtenir une surface extérieure (lb) irrégulière légèrement bombée simulant l'aspect du torchis et une surface intérieure (1c) sensiblement plane destinée à recevoir un revêtement de finition. 3. Panneaux préfabriqués pour constructions à colombages selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le revêtement de protection (3) étanche enrobant les faces de l'âme isolante (la) structurante est constitué de plusieurs couches successives présentant caractéristiques différentes, en tant que de besoin, telles qu'enduit étanche, regulateur de fond, treillis de renforcement, enduit organique de finition imperméable a la vapeur d'eau, ininflammable. 4. Panneaux préfabriqués pour constructions à colombages selon une des revendications précédentes caractérisés en ce que l'ossature réalisée en profilés d'acier (2) en forme de U est constituée de montants découpés ajustés et assemblés entre eux pour former un cadre insérant les chants (1 d) de chacune des âmes isolantes (la) sur lesquels ils sont fixés. 5. Panneaux préfabriqués pour constructions à colombages selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'âme isolante (la) structurante réalisée en polyuréthane, ignifugé moulée dans une coque en matériau composite constituant en une seule couche le revêtement de protection (3) étanche de ladite âme. 6. Procédé de mise en #uvre des panneaux préfabriqués (1) définis par les revendications précédentes pour réaliser des constructions à colombages caractérises en ce qu'il comporte les phases suivantes A - assemblage des panneaux (1) sur le radier (11) ou sur le plancher B - assemblage des panneaux (1) entre eux C - réalisation des angles de la construction D - pose de la sablière (12), des entraits E - réalisation de la charpente, de la toiture F - réalisation des cloisons G - mise en place circuits électriques et hydrauliques H - mise en place du revêtement intérieur de finition 7. Procédé de mise en #uvre des panneaux préfabriqués (1) selon la revendication 6 caractérisé en ce que la phase A comporte les étapes suivantes A1 - fixation d'un rail inférieur (8), constitué d'un profilé métallique en forme de U le radier (11) ou sur le plancher à l'aide de vis, de boulons, de colle. A2 - mise en place des panneaux (1) sur le rail inférieur (8) par encastrement des profilés (2) en U insérant l'âme isolante (la) A3 - Fixation des panneaux à l'aide de vis, de boulons, de colle. 8. Procédé de mise en #uvre des panneaux préfabriqués (1) selon la revendication 6 caractérisé en que la phase B comporte les étapes suivantes Bl - mise en place des panneaux (1) chants contre chants (1d) des profilés (2) en U insérant l'âme isolante (la) B2 - fixation des panneaux par des éléments en bois (4) formant colombages à l'aide vis, de boulons (7), colle. 9. Procédé de mise en #uvre des panneaux préfabriqués selon la revendication caractérisé en ce que la phase C comporte les étapes suivantes C1 - fixation des rails (14 - 15) sur les deux faces des poteaux d'angle (16) à l'aide de vis C2 - mise en place des poteaux (16) par enfilement par le bout supérieur des profilés en U sur les deux rails fixés sur les deux faces des poteaux C3 - Fixation des panneaux sur les poteaux par des éléments en bois (4c - 4a) formant poteau d'angle à l'aide de vis, de boulons, de colle. 10. Procédé de mise en aeuvre des panneaux préfabriqués selon la revendication 6 caractérisé en ce que la phase D comporte les étapes suivantes Dl - fixation du rail (13) sur la sablière (12), sur les entraits à l'aide de vis, de colle. D2 - mise en place de la sablière (12), des entraits par encastrement des profilés (2) en U sur le rail (13) D3 - fixation de la sablière des entraits par des éléments en bois (4) formant colombages à l'aide de vis, de boulons, colle.