Brevet FR2820444A1 — publié le 20020809

ELEMENTS STRUCTURAUX DE CONSTRUCTION EN BOIS ET PROCEDE DE CONSTRUCTION D'UN PAN DE MUR A PARTIR DE TELS ELEMENTS DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de la construction et concerne plus particulièrement un élément structural de construction en bois permettant l'édification de parois, notamment de planchers, de plafonds en pente sous toit et de pans de murs d'un édifice. DESCRIPTION DE L'ART ANTERIEUR Dans les forêts, les revenus ont considérablement diminué et il existe un besoin réel d'utiliser les produits de forêt qui soient profitables au point de vue économique. Un produit de forêt qui était à peine utilisé jusqu'à maintenant et tout au plus comme bois de chauffage ou comme bois de papier, est le bois dit de faible valeur marchande, c'est-à-dire le bois des troncs minces et courbes ou celui des plus fortes branches, en particulier le bois d'éclaircissage, non utilisable dans le domaine de la menuiserie qui exige des essences riches et des planches débitées dans des gros troncs d'arbres. La construction de maisons en bois trouve de plus en plus d'intérêt auprès des métiers du bois, surtout pour les nouveaux modes de construction nécessitant des débits aux petites dimensions ou des panneaux de bois reconstitué (aggloméré, contre-plaqué). Jusqu'à présent, en France, l'utilisation du bois dans la construction de maisons individuelles était plus spécialement réservée à la zone de montagne, pour des résidences secondaires ou des villages de vacances, sous la forme de chalets. Cependant, la demande pour ce type de matériau connaît un engouement certain de la part de la génération actuelle et à venir de sorte que le marché de la construction évolue de plus en plus vers les édifices en bois. En effet, le sensibilisation légitime de la population et plus particulièrement des jeunes aux problèmes écologiques, entraîne un nouveau mode de vie, notamment au niveau de leur habitat, qui se traduit par une demande de plus en plus forte orientée vers les constructions en matériau naturel et noble offrant le confort, le bien-être sans oublier le caractère esthétique et les qualités thermiques et phoniques. Le bois est le matériau privilégié répondant à ce marché latent. Traditionnellement, il existe trois grandes familles de construction de maisons en bois. La première famille, de loin la plus ancienne, est celle des constructions dites à colombages utilisant un système de charpente en bois de pans de murs dont les "vides Il sont remplis d'une maçonnerie légère en briques et/ou de torchis. Ce mode de construction ancienne est aujourd'hui quasiment abandonné en raison des problèmes de retrait du bois massif, de mise en oeuvre et d'isolation. La deuxième famille, issue d'une mode de l'Amérique du nord est celle des constructions en rondins de bois, en madriers massifs ou en madriers collés usinés après collage, qui sont empilés les uns sur les autres et assemblés à mi-bois, aux angles des constructions. La troisième famille, plus récente et plus économique, est celle des constructions où les panneaux formant les murs et/ou les cloisons sont réalisés au moyen d'une ossature de montants et de traverses entre lesquels sont fixés des liteaux de contrefort pour retenir lesdits panneaux formés à l'extérieur de contre-plaqué d'un vide d'air et d'un bardage et à l'intérieur de carreaux de plâtre ou de lambris ou encore de tissu tendu. Souvent, ces panneaux avec éventuellement les liteaux de contrefort et l'isolation, sont préfabriqués en atelier pour être ensuite assemblés in situ sur le chantier. A ces trois familles, s'ajoute une quatrième qui commence à voir le jour et dans laquelle se range l'objet de la présente invention. Elle concerne des constructions à partir de systèmes dits en"kit"mettant en oeuvre une opération d'emboitage et de collage d'éléments structuraux de construction en bois à structure parallélépipèdique et à section rectangulaire, formé d'un seul et même tenant ou de parties assemblées entre elles. Un de ces systèmes de construction en"kit", décrit et représenté dans le brevet européen non606633, propose une pluralités d'éléments structuraux reliés entre eux par l'intermédiaire de parties dentées complémentaires entre elles dessinées sur les faces latérales opposées. Ce système présente l'inconvénient majeur de n'assurer qu'un assemblage horizontal des éléments entre eux et d'imposer un profil difficile à usiner. Un autre de ces systèmes de construction, décrit et représenté dans la demande de brevet français nul'2. 729.414, propose un parpaing ou un carreau de bois qui, composé de trois parties collées ensemble et disposées de façon à présenter des rainures sur ses chants, est destiné à venir s'assembler à d'autres parpaings pour former un mur ou un plancher, via des poteaux ou des poutres de liaison qui s'engagent dans les rainures en vis-à-vis de deux parpaings contigus. Ce système présente le désavantage, en raison de la seule présence des rainures autour des parpaings, d'imposer l'adjonction d'éléments de liaison entre les parpaings pour s'encastrer dans les deux rainures de deux parpaings contigus. DESCRIPTION DE L'INVENTION Le demandeur a imaginé un concept original de construction d'édifices en bois de la quatrième famille qui, tout en permettant d'obvier aux inconvénients des deux systèmes précités, est facile à mettre en oeuvre et rapide à ériger en toute circonstance et quel que soit le lieu. Ce concept de construction en bois repose essentiellement sur l'utilisation d'éléments structuraux de construction en bois pour l'édification de parois, notamment de pans de murs ou de planchers d'un ouvrage de bâtiment, du type de ceux formé chacun d'un bloc central qui, adoptant une structure parallélépipèdique à section rectangulaire, est collé sur ses deux faces opposées à deux panneaux d'épaisseur moindre à celle du bloc central, de manière à définir des moyens d'assemblage à d'autres éléments structuraux de construction. Selon les dispositions fondamentales de l'invention, cet élément structural de construction est remarquable en ce que les deux panneaux sont collés sur le bloc central avec un même décalage diagonal par rapport au centre de ce dernier de manière à former autour dudit élément structural, une rainure et une languette latérales sur les deux chants latéraux opposés et une rainure et une languette longitudinales sur les deux chants longitudinaux opposés, de sorte que deux chants de blocs centraux en vis-à-vis de deux éléments structuraux assemblés, soient toujours accolés. Un tel élément structural possède donc des organes d'assemblage disposés sur ses deux chants latéraux d'une part, pour autoriser un assemblage horizontal coplanaire d'éléments juxtaposés entre eux et, sur ses deux chants longitudinaux supérieur et inférieur d'autre part, pour autoriser un assemblage vertical d'éléments superposés entre eux, et ce sans l'utilisation de montants et/ou de traverses de renfort, comme dans les éléments structuraux uniquement rainurés périphériquement tels que ceux décrits dans le brevet français n 2. 729.414. Cet élément structural de construction de l'invention offre de nombreux avantages et parmi ceux-ci : : - son coût, car il peut être réalisé à partir de bois de faible valeur marchande pour son bloc central et est particulièrement indiqué pour une fabrication en série industrielle, son transport et sa manutention, grâce à sa possibilité d'interpénétration entre eux, - sa réutilisation, car il autorise une construction démontable si les éléments ne sont pas collés entre eux, - sa facilité de montage car se suffisant à lui même dès lors que l'alignement et l'aplomb se font automatiquement par l'engagement des languettes dans les rainures, - etc... Selon une variante de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le demandeur a également imaginé un bloc central constitué par la juxtaposition de plusieurs blocs unitaires collés dans le sens de la longueur dudit bloc central et organisés avec une disposition de leurs fibres ligneuses orientées perpendiculairement entre elles et/ou à celles des desdits panneaux. Outre l'avantage non négligeable d'atteindre une rigidité accrue de par la disposition des fibres opposées comme pour le contre-plaqué, le fait d'employer des blocs unitaires offre aussi la possibilité d'employer, comme le souhaitent les métiers du bois, des débits aux petites dimensions voire des chutes de bois. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les essences des bois dans lesquelles sont usinés le bloc central et les deux panneaux sont différentes de sorte qu'il est possible d'employer des matériaux moins nobles et donc moins chers en fonction des critères techniques et esthétiques recherchés. Par exemple il est préférable d'utiliser, pour le panneau destiné au parement extérieur, un bois résistant et étanche car il sera exposé aux intempéries, pour le panneau destiné au parement intérieur, un bois esthétique plus recherché pour donner un effet décoratif, et pour le bloc central, un bois rigide et au faible coefficient de dilatation car il assurera la structure porteuse de la paroi ainsi réalisée. Bien que les aspects principaux de l'invention considérés comme nouveaux aient été exprimés ci-dessus, de plus amples détails concernant des modes de réalisation préférée de construction de parois à partir d'éléments structuraux de construction respectant les concepts fondamentaux de l'invention, seront mieux compris en se référant à la description ci-après et aux dessins l'accompagnant illustrant ces modes de réalisation. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un élément structural de construction selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un élément structural de construction selon l'invention. La figure 3 est une vue de face d'un pan de mur réalisé à partir d'éléments structuraux de construction selon l'invention. La figure 4a est une vue horizontale de dessus d'un élément structural de construction selon l'invention. La figure 4b est une vue verticale de côté de l'élément structural de la figure 4a. Les figures 5a, 5b et 5c sont des vues verticales de côté de pans de murs réalisés à partir d'éléments structuraux selon l'invention, avec des panneaux aux profils différents. La figure 6 est une vue de face d'un deuxième mode de réalisation d'un pan de mur à partir d'éléments structuraux de construction selon l'invention. La figure 7 est une vue horizontale de dessus de deux pans de murs disposés à angle droit et bâtis à partir d'éléments structuraux de construction selon l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, l'élément structural de construction en bois référencé 100 dans son ensemble, est formé d'un bloc central 110 inséré entre deux panneaux 120 et 130, d'épaisseur moindre. Ce bloc 110 et ces panneaux 120 et 130 adoptent des structures parallélépipèdiques à section sensiblement rectangulaire. Considérant l'élément structural 100 disposé horizontalement tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, les deux faces antérieure et postérieure ont été respectivement affectées des lettres"a"et"b", les deux chants latéraux gauche et droit, des lettres"c"et "d"et les deux chants longitudinaux inférieur et supérieur, des lettres"e"et"f". Ainsi, le panneau 120 est collé sur sa face antérieure 120a sur la face postérieure 110b du bloc central et le panneau 130 est collé sur sa face postérieure 120b sur la face antérieure 110a du bloc central. De préférence, les panneaux (120 et 130) sont collés sur le bloc central (110), après leur usinage. Selon le concept fondamental de l'invention, les faces 120a et 130b des deux panneaux 120 et 130 sont collées sur les faces 110b et 110a du bloc central 110 avec un même décalage diagonal par rapport au centre de ce dernier, de manière à former autour dudit élément structural, une languette 100c et une rainure 100d latérales sur les deux chants latéraux opposés gauche et droit et une rainure 100e et une languette 100f longitudinales sur les deux chants longitudinaux opposés inférieur et supérieur. Ainsi, lorsque des éléments structuraux 100 sont juxtaposés pour former une rangée, les chants latéraux 110c et 110d des blocs centraux 110 en vis-à-vis seront toujours accolés latéralement avec pénétration des languettes 100c de l'un dans les rainures 100d de l'autre de manière à définir des moyens d'alignement latéral et de jonction en enduisant de colle les surfaces en contact, et lorsque des éléments structuraux 100 sont superposés pour former une colonne et/ou une rangée supplémentaire, les chants longitudinaux 110e et 100f des blocs centraux 110 en vis-à-vis seront toujours accolés longitudinalement avec pénétration des languettes 100f de l'un dans les rainures 100e de l'autre de manière à définir un alignement vertical pour régler l'aplomb et une jonction en enduisant de colle les surfaces en contact. Selon un mode de réalisation préférentielle de l'invention, le bloc central 110 est percé dans le sens de sa hauteur, de deux cylindres 140 pour autoriser le passage de gaines du réseau de distribution d'eau et/ou d'énergie électrique. Il est possible d'imaginer la même découpe de cylindres horizontaux. L'élément structural de construction 100'représenté sur le dessin de la figure 2 a pour objet de montrer une variante du bloc central 110', réalisé par la juxtaposition de quatre blocs unitaires 111', 112', 113', 114'collés latéralement dans le sens de la longueur du bloc central, permettant ainsi d'orienter leurs fibres ligneuses perpendiculairement entre elles et/ou à celles des panneaux 120'et 130'et d'usiner dans des débits de moindre taille. Selon un mode de réalisation préférentielle de l'invention, l'élément structural 100', l'un (llld', 112c', 113d'et 114c') des deux chants latéraux de chacun des quatre blocs unitaires 111', 112', 113'et 114'est percé d'un demi-cylindre 140'ouvert vers les extrémités desdits blocs unitaires 111', 112', 113'et 114', de manière à ce que la juxtaposition de deux chants latéraux llld'et 112c d'une part, et 113d'et 114c'd'autre part, en vis-à-vis de chaque paire de blocs unitaires assemblés dessinent deux cylindres verticaux 140, répartis au quart et au trois quart de la longueur dudit élément structural 100'pour le passage de gaines du réseau de distribution d'eau et/ou d'énergie électrique. Ainsi, à partir d'un même gabarit d'usinage, il est possible d'usiner les quatre blocs unitaires 111', 112', 113'et 114', puisqu'il suffira d'inverser les deux centraux 112'et 113'pour reconstituer les deux cylindres. Le dessin de la figure 3 montre un pan de mur Pl construit à partir d'éléments structuraux de l'invention 100. Pour respecter l'esthétique et la robustesse de la construction traditionnelle avec des rangées décalées de briques, il est possible de disposer des éléments structuraux 101 avec une demilongueur de bloc central. Ces demi-éléments structuraux 101 seront d'autant plus faciles à réaliser à partir de deux blocs unitaires d'éléments structuraux 100'avec une longueur réduite à moitié des panneaux 120'et 130'. Comme on l'a vu au début du présent mémoire, la réalisation de l'élément structural 100 en trois composants, à savoir le bloc 110 et les deux panneaux 120 et 130, permet l'utilisation de différentes essences de bois, selon les critères techniques et/ou esthétiques recherchés pour chacun des trois composants. Selon une réalisation préférentielle de l'invention, illustrée plus en détails sur les dessins des figures 4a et 4b, l'un (130) au moins des deux panneaux dont la face antérieure non collée 130a définit en général le parement intérieur de la paroi, adopte des dimensions (longueur et largeur) inférieures à celles (longueur et largeur) dudit bloc central 110 de manière à donner un effet de joint en retrait au pan de mur PI (cf. figure 3) réalisé à partir de tels éléments structuraux. L'aspect décoratif de cet effet de joint peut encore être amélioré en chanfreinant à 300 par exemple les arêtes des bords de la face externe antérieure (130a) dudit panneau. Selon un autre mode de réalisation, les faces antérieure 120a et 130a et postérieure 120b et 130b d'un au moins desdits deux panneaux 120 et 130 adoptent des dimensions égales à celles des faces antérieure 110a et postérieure 110b dudit bloc central 110. Le grand avantage non négligeable de l'invention offert par la disposition décalée des panneaux 120 et 130 le long d'une des diagonales du bloc central 110, est la possibilité de préformer, pour un même élément structural 100, lesdits deux panneaux 120 et 130 aussi bien à l'identique (notamment pour la réalisation de parois de cloisons de séparation) que différemment. Ainsi, comme le montrent les dessins des figures 5a, 5b et 5c, les préformes (chevauchées, jointées, non jointées, arrondies, biseautées, en quart de rond, etc...) des panneaux 120 et 130 peuvent être facilement conjuguées entre elles et en parfaite adéquation avec les besoins techniques et/ou esthétiques. Le pan de mur P2, illustré sur le dessin de la figure 6, a pour objet de montrer qu'il est possible de disposer les éléments structuraux 100 et 101 aussi bien horizontalement que verticalement. C'est pour ce cas de figure que le demandeur a prévu que les longueurs des faces rectangulaires 110a et 110b des blocs centraux 110 soient un multiple de leur largeur, et de préférence égale à quatre fois leur largeur comme les éléments 100' illustrés sur le dessin de la figure 2. La construction d'un pan de mur à partir d'éléments structuraux 100 et 101 et d'une mise en oeuvre facile, simple et à la portée de tout amateur. En effet, les étapes de construction du pan de mur Pl de la figure 3 consistent : - à disposer la première rangée R1 d'éléments structuraux 100 avec leurs rainures longitudinales 100e dirigées vers le bas, posées et collées sur une poutresupport non représentée et les languettes latérales 100c des éléments juxtaposés 100, engagées et collées dans les rainures latérales 100d, et à disposer et à coller les rainures longitudinales 100e des éléments structuraux 100 de chaque rangée supérieure R2, R3 R4 et R5 sur les languettes longitudinales 100f de la rangée sous-jacente, simultanément avec les languettes latérales 100c des éléments juxtaposés 100 engagées et collées dans les rainures latérales 100d de l'élément contigu. Tout en assurant le moyen d'assemblage des éléments structuraux 100 entre eux, l'opération d'emboîtement des languettes dans les rainures permet d'assurer l'aplomb et l'horizontalité dudit pan de mur Pl pendant et après son édification. Bien évidemment, pour assurer la liaison des pans de murs entre eux, notamment dans des directions différentes comme ceux à angle droit montrés sur le dessin de la figure 7, des poteaux d'angle tenonnés ou mortaisés aux dimensions des languettes ou des rainures des éléments structuraux sont prévus pour recouvrir ou s'engager dans lesdites rainures et languettes verticales bordant lesdites parois. Ces poteaux d'angle pourront aussi être réalisés selon le concept par l'assemblage par collage de trois madriers dont celui du milieu est de section moins large pour former une partie en retrait formant rainure. La languette sera, quant à elle, judicieusement rapportée par collage par le monteur. Il en sera de même pour offrir une finition ou le renfort au niveau d'une bordure verticale ou horizontale d'une paroi terminée par des rainures ou des languettes jouxtées. On comprend que les éléments structuraux de construction 100,100'et 101, qui viennent d'être cidessus décrits et représentés, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés aux exemples ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Ainsi par exemple, il va de soi que les parois ont été décrites comme des pans de murs mais pourront être aussi bien mises en oeuvre pour la réalisation de plafonds, de planchers, de sous-toits, etc... REVENDICATIONS 1. Elément structural de construction en bois (100, 100', 101) pour l'édification de parois, notamment de pans de murs (Pi, P2) ou de planchers d'un édifice, du type de celui formé d'un bloc central (110,110') qui, adoptant une structure parallélépipèdique à section rectangulaire, est collé sur ses deux faces opposées (110a et 110b) à deux panneaux (120 et 130) d'épaisseur moindre à celle du bloc central (110), de manière à définir des moyens d'assemblage à d'autres éléments structuraux (100,100', 101), CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux panneaux (120 et 130) sont collés sur le bloc central (110) avec un même décalage diagonal par rapport au centre de ce dernier de manière à former autour dudit élément structural (100, 100', 101), une rainure (lord) et une languette (100c) latérales sur les deux chants latéraux opposés du bloc central (110) et une rainure (110e) et une languette (lof) longitudinales sur les deux chants longitudinaux opposés, de sorte que deux chants en vis-à-vis de deux éléments structuraux (100,100', 101) assemblés, soient toujours accolés. 2. Elément structural de construction selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit bloc central (110') est constitué par la juxtaposition de plusieurs blocs unitaires (111', 112', 113', 114') collés latéralement dans le sens de la longueur du bloc central (110'), permettant ainsi d'orienter leurs fibres ligneuses perpendiculairement entre elles et/ou à celles des panneaux (120'et 130'). 3. Elément structural de construction selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le bloc central (110) est percé dans le sens de sa hauteur, d'au moins un cylindre (140) pour autoriser le passage de gaines du réseau de distribution d'eau et/ou d'énergie électrique. 4. Elément structural de construction selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit bloc central (110') est constitué par la juxtaposition de plusieurs blocs unitaires (111', 112', 113', 114') collés latéralement dans le sens de la longueur du bloc central (110'), permettant ainsi d'orienter leurs fibres ligneuses perpendiculairement entre elles et/ou à celles des panneaux (120'et 130'). 5. Elément structural de construction selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les faces antérieure (120a et 130a) et postérieure (120b et 130b) d'un au moins desdits deux panneaux (120 et 130) adoptent des dimensions inférieures à celles des faces antérieure (houa) et postérieure (slob) dudit bloc central (110). 6. Elément structural de construction selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les faces antérieure (120a et 130a) et postérieure (120b et 130b) d'un au moins desdits deux panneaux (120 et 130) adoptent des dimensions égales à celles des faces antérieure (houa) et postérieure (slob) dudit bloc central (110). 7. Elément structural de construction selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les panneaux (120 et 130) sont collés sur le bloc central (110), après usinage. 8. Elément structural de construction selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les longueurs des faces rectangulaires antérieure (110a) et postérieure (slob) des blocs centraux (110) sont un multiple entier de leur largeur, de manière à disposer les éléments structuraux (100) aussi bien horizontalement que verticalement. 8. Elément structural de construction selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les essences des bois dans lesquelles sont usinés le bloc central (110, 110') et les deux panneaux (120 et 130) sont différentes. 9. Elément structural de construction selon les revendications 1, 2 et 3 CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend quatre blocs unitaires (111', 112', 113'et 114') dont l'un (llld', 112c', 113d'et 114c') des deux chants latéraux est percé d'un demi-cylindre (140') ouvert vers les extrémités desdits blocs unitaires (111', 112', 113'et 114'), de manière à ce que la juxtaposition de deux chants latéraux (llld', 112c'et 113d', 114c'd) en vis-à-vis de chaque paire de blocs unitaires assemblés (111', 112'et 113'et 114') dessinent deux cylindres verticaux (140), répartis au quart et au trois quart de la longueur dudit élément structural (100') pour le passage de gaines du réseau de distribution d'eau et/ou d'énergie électrique. 10. Procédé de construction d'un pan de mur (PI ou P2) à partir d'éléments structuraux de construction (100, 100'ou 101) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il consiste : - à disposer la première rangée (RI) d'éléments structuraux (100,101) avec leurs rainures longitudinales (love) dirigées vers le bas, posées et collées sur une poutre-support et les languettes latérales (100c) des éléments juxtaposés (100,101), engagées et collées dans les rainures latérales (lord), et à disposer et à coller les rainures longitudinales (100e) des éléments structuraux (100,101) de chaque rangée supérieure (R2, R3 R4 et R5) sur les languettes longitudinales (lof) de la rangée sous- jacente, simultanément avec les languettes latérales (100c) des éléments juxtaposés (100,101) engagées et collées dans les rainures latérales (lord) de l'élément structural contigu (100,101).