Brevet FR2813623A1 — publié le 20020308

I 2813623 PERFECTIONNEMENT AUX STRUCTURES DE BATIMENT MONOCOQUE MODULAIRE L'invention concerne un perfectionnement aux structures de bâtiment monocoque modulaire. Elle concerne plus particulièrement les modalités d'assemblage et de maintien d'une structure de bâtiment constituée d'au moins deux éléments monocoques en béton, pouvant être associés de différentes manières pour former une structure habitable sur un ou plusieurs niveaux. L'utilisation d'éléments monocoques pour la réalisation de surfaces habitables ou utiles est bien connue. Dans une forme élaborée, ces structures sont modulables, c'est-à-dire qu'il est. possible d'associer plusieurs éléments du même type de différentes manières pour former autant de structures distinctes. Par exemple, le-document FR 84 0300 décrit une structure modulaire, formée à partir d'éléments monocoques simples, comportant chacun au moins une ouverture passante ménagée dans l'une des parois verticales. L'assemblage est effectué en disposant deux éléments côte à côte, de telle manière que deux ouvertures se correspondent, et en réalisant un jointage dans la zone de passage entre les deux ouvertures. La modularité n'est pas totale, puisqu'il faudra toujours tenir compte des ouvertures prédefinies dans les éléments, lesquels ne pourront donc pas être disposés de manière totalement libre et arbitraire. Cette modalité reste d'un intérêt très limité car la structure ne sera au mieux modulable que dans le plan horizontal, et à partir d'éléments de base très simplifiés. De plus, elle n'est pas applicable à des structures à plusieurs niveaux. 2 2813623 L'utilisation d'éléments monocoques superposés, et non plus seulement disposés côte-à-côte, comporte des contraintes bien particulières. Il ne suffit plus en effet d'assurer l'étanchéité entre les différentes coques, par exemple par un jointage approprié, pour assurer la stabilité et la tenue dans le temps de la structure. Il faut également prévenir les risques de déformation ou d'écrasement, résultant des contraintes exercées par les éléments de niveau supérieur sur les éléments de niveau inférieur, et également absorber et disperser les vibrations susceptibles d'affecter la structure, quelles qu'en soient la direction et l'intensité, notamment et surtout dans les zones de jonction entre deux éléments superposés. Le document FR 98 07135 au nom des demandeurs décrit ainsi un bâtiment composé d'éléments monocoques, pouvant être assemblés au choix de l'utilisateur, dans le plan horizontal ou dans le plan vertical, sans pour autant obérer les qualités de résistance et de fini de l'ensemble. Ce bâtiment est constitué d'au moins deux éléments monocoques en béton, pouvant être disposés l'un à coté de l'autre ou l'un par dessus l'autre au choix de l'utilisateur, chaque élément monocoque comportant à sa base des moyens pour l'absorption des vibrations. Ces moyens d'absorption sont constitués d'un manchon disposé entre deux caissons monocoques superposés, à l'intérieur de logements ménagés en correspondance, respectivement sur la face inférieure du caisson monocoque de niveau supérieur et sur la face supérieure du caisson monocoque de niveau inférieur. Le manchon est composé d'un plot en élastomère dont la partie centrale présente plusieurs évidements cylindriques périphériques d'axes parallèles à l'axe du manchon, un orifice pour le passage d'un boulon permettant de fixer les caissons monocoques qui lui correspondent, avec un jeu de fonctionnement entre le plot et le boulon ou la tige, et un orifice de diamètre supérieur ménagé autour dudit orifice pour s'opposer à la rupture 3 2813623 du béton en cas de torsion du boulon. L'ensemble ainsi réalisé permet d'accumuler et de disperser toutes les oscillations verticales et horizontales, par l'intermédiaire d'un plot unique disposé dans le coin de chaque monocoque. Cette structure de bâtiment apporte des résultats très satisfaisants et constitue un progrès notable par rapport aux réalisations antérieures, notamment lorsqu'on superpose des monocoques non ajourés. Cependant, son application à des structures à plusieurs étages soulève le problème de l'absorption des phénomènes vibratoires qui peuvent affecter l'un des monocoques au sein de l'ensemble. Par ailleurs, en cas d'utilisation de monocoques comportant des ouvertures, ce qui peut se justifier pour des raisons notamment économiques, le plot unique en coin ne suffira plus à absorber l'intégralité des vibrations et des déformations en cas de choc important. ( 7 ou 8 sur l'échelle de Richter), ce qui induit donc un risque de fissuration de la dalle dans la partie centrale des caissons. Par exemple, dans le cas d'un bâtiment composé de trois ou quatre niveaux comportant chacun quatre monocoques disposés côte-à-côte, il sera nécessaire de contenir les mouvements latéraux isolés de chacun des caissons superposés, afin que le mouvement pendulaire soit réparti et affecte l'ensemble de la structure et non pas une partie ou un niveau seulement. L'invention se propose de résoudre ce problème en proposant un perfectionnement aux structures de bâtiment monocoque modulaire réalisées selon les enseignements du brevet FR 98 07135, selon lequel on solidarise la structure au moyen d'équerres de jonction positionnées aux étages entre les monocoques, et d'équerres de liaisonnement à la fondation associées aux plots des monocoques de base. L'invention sera mieux comprise au travers de la description ci-après d'un 4 2813623 mode de réalisation non limitatif, et en référence aux figures annexées, dans lesquelles: - la figure 1 est une vue éclatée en élévation montrant quatre monocoques assemblés avec les équerres de jonction positionnées, la figure 2 est une vue latérale en coupe de la structure représentée à la figure 1, - la figure 3 est une vue du dessus de la fondation destinée à recevoir un monocoque, - la figure 4 est une vue du dessous de la sousface de la dalle du monocoque de base, - la figure 5 est une vue en plan d'un monocoque ajouré, - la figure 6 est une vue du dessus du monocoque représenté à la figure 5, avec implantation des manchons polymère de liaisonnement, - la figure 7 est une vue éclatée en agrandissement du coin de la structure représentée à la figure 1, détaillant le dessus de la fondation et le dessous de la dalle du monocoque de base, - la figure 8 est un éclaté complet représentant les équerres de jonction et les équerres de liaisonnement entre monocoques aux étages, - la figure 9 illustre une première forme de réalisation de l'équerre de jonction, - la figure 10 montre les manchons polymères prévus pour coopérer avec les équerres de jonction, - la figure 11 est une vue du dessus de l'équerre de jonction représentée à la figure 9, - la figure 12 montre une première forme de réalisation de la clé conçue pour coopérer avec l'équerre de jonction, - la figure 13 illustre l'assemblage des plaques métalliques soudées composant la clé de jonction, -la figure 14 est une vue en coupe latérale de la clé en position de fixation, - la figure 15 montre une deuxième forme de réalisation de la clé de jonction et - la figure 16 est une vue en coupe latérale de cette deuxième forme de clé en position de fixation. En référence aux dessins annexés, et plus particulièrement aux figures 1 et 2, la structure de bâtiment auquel s'applique le perfectionnement selon la présente invention est composée d'au moins deux niveaux (A, B) superposés.d'éléments monocoques (A', A2, A3, A4) et (B1, B2, B3, B4) disposés côte-à-côte, les monocoques de base (A) étant disposés sur une fondation (1). Le mode de mise en oeuvre décrit comporte deux niveaux de quatre monocoques chacun. Cependant, le nombre d'éléments utilisés pour former la structure n'est pas limité, de même que le nombre de niveaux de superposition. Comme décrit dans le document FR 9807135, chaque monocoque comporte à sa base des moyens pour l'absorption des vibrations, formant tampon avec les fondations s'agissant de l'élément de base, ou avec le ou les éléments monocoques du niveau inférieur, s'agissant des autres éléments. Les moyens d'absorption comprennent un manchon (5) de forme cylindrique évidé en son centre (5') pour permettre le passage d'un boulon (5") de serrage entre deux monocoques superposés. Le manchon (5), qui est composé d'un plot réalisé en élastomère, est 6 2813623 disposé entre deux monocoques superposés (A, B) en béton, à l'intérieur de logements (4) ménagés en correspondance, respectivement sur la face inférieure du monocoque (B) et sur la face supérieure du monocoque (A). Une équerre de jonction (2) est disposée entre chaque monocoque accolé, par exemple A' et A3, ou A' et A2, au dessus des logements (4) déjà prévus pour recevoir les manchons polymères (5) d'interposition. La présence des équerres de jonction (2) a pour avantage de permettre d'éviter l'entrechoquement entre les différents monocoques, phénomène sensible par exemple, lorsque plusieurs caissons sont superposés, jusqu'à quatre étages. Ceci permet de faire masse d'un ensemble de monocoques assemblés verticalement ou horizontalement, de telle sorte -que le mouvement pendulaire soit réparti et affecte l'ensemble de la structure constituée par les monocoques (A, B) superposés. Comme illustré à la figure 9, les équerres de jonction (2) sont composées de deux couronnes (12) métalliques et d'un fer plat (22) embouti. L'angle extérieur du fer plat (22) est percé de différents évidements rectangulaires (32) permettant le passage d'une clé (42) métallique de forme appropriée. La figure 8 montre les modalités d'utilisation des équerres de jonction. Pour réaliser l'assemblage, on superpose deux équerres de jonction (2) associées à quatre monocoques (A', A2, A3, A4) par les coins, ou deux monocoques avec un coin, de teiie sorte que les évidements rectangulaires (32) respectifs des deux équerres se correspondent. Ces équerres de jonction s'emboîteront dans les manchons polymères (5) préalablement posés. Puis on insère une clé métallique (42) au travers des évidements (32), 7 2813623 avant de positionner les monocoques supérieurs (B1, B2, B3, B4), ce qui permet de verrouiller la structure tout en autorisant ultérieurement un éventuel démontage rapide. Après pose des monocoques supérieurs (B'. B2, B3, B4), on insère un boulon de serrage par chaque plot polymère et chaque dalle béton armée, afin d'empêcher le déchaussement des monocoques. Les boulons de serrage sont positionnes sur des rondelles polymères (non représentées) sur chaque face intérieure de la dalle béton armé d'un monocoque inférieur et supérieur. On remarquera que la clé (42) n'est pas une clé fixe et que la forme des équerres de jonction (2) ne varie pas. C'est la configuration spécifique des évidements rectangulaires (42) qui permet une superposition lorsque deux équerres de jonction sont placées tête bêche l'une par rapport à l'autre. Lorsqu'il n'y a que deux monocoques, ce qui est le cas par exemple à I'extrémité latérale d'une structure composée de quatre caissons disposés côte-à-côte, on utilisera une seule équerre de jonction dans la partie médiane o on n'a que deux orifices contigus. Dans ce cas, on n'utilise pas de clés passant au travers de l'évidement angulaire. Pour assurer le maintien de l'équerre, il suffira de percer dans le béton à travers la partie médiane de chacune des branches composant l'équerre et de passer un tire fond avec un boulon pour solidariser l'ensemble, avec interposition de platines polymères. La clé de jonction peut être réalisée de deux manières différentes. Selon une première variante de réalisation représentée aux figures 12 à 14, la clé (42) est en croix et forme butée dans les évidements (32). L'angle de la croix est de 90 , afin de prévenir d'éventuelles déformations de la clé. La clé (42) est constituée de deux blocs perpendiculaires (42', 42") montés x8 2813623 en croix. La partie inférieure de chacun des blocs (42', 42") comporte un ressort à lame (43). La clé (42) s'emboîte par simple pression dans les évidements (32) et est ensuite maintenue en place grâce au ressort à lame (43) qui exerce une pression en sous-face des équerres. Selon une deuxième variante de réalisation représentée aux figures 15 et 16, la clé (52) est constituée d'un tourillon métallique rond (52') qui s'emboîte de la même manière que précédemment au centre de l'équerre (2) et comporte également dans sa partie inférieure au moins un ressort à lame (53) qui fait office de clips et exerce une pression en sous-face des équerres. Cette modalité autorise la rotation des assemblages et permet donc des liaisons d'angle supérieur à 90 dans le plan horizontal. Dans les deux cas, on appose une couche de polymère sur la surface extérieure du ressort à lame (43, 53), afin d'éviter des phénomènes de claquement métallique ou de frottement qui obérerait l'isolation phonique. On interposera également une platine polymère (non représentée) entre les deux équerres. Les figures 1, 3 4 et 7 montrent les équerres de liaisonnement qui permettent de solidariser les monocoques de base (A) à la fondation (1). Pour réaliser le liaisonnement des fondations sur la structure, on associe à chacun des plots (3) des monocoques de base (A) un élément en forme d'équerre (14) dont les bras (14') forment un angle droit (14") épousant l'angle des monocoques. Le plot polymère (3) dans l'angle de l'équerre de liaisonnement (14) est posé dans un cerclage cylindrique (3') soudé sur ladite équerre de base métallique, qui est fixée dans le béton par vissage, tire-fond, scellement ou tout autre moyen, en quatre points le long des bras (14'), lesquels comportent en extrémité des plots cylindriques (13) en polymère. Les deux plots (13) de chaque équerre de liaisonnement (14) sont fixés par collage polymère sur le métal de base dessous monocoque avant pose. Les plots latéraux (13) seront collés au moment de la pose sur l'équerre métallique dessus fondation, le plot (3) central restant toujours indépendant pour permettre une élasticité et le retour à la position initiale par le biais des ressorts de la couronne périphérique. Les huit plots (13) d'un monocoque forment ainsi tirant entre la fondation (1) et la structure préfabriquée. Ces éléments collés conservent une élasticité de déformation circulaire sur 360 . Comme montré à la figure 4, les plots latéraux (13) sont disposés sur les équerres métalliques d'angle en sous face de la dalle du monocoque de base (A), et l'encollement sur l'équerre dessus fondation (1) intervient lorsque l'on met en place le monocoque sur cette fondation. La structure de bâtiment ainsi constituée et solidarisée permet l'accumulation et la dispersion des oscillations horizontales, quelles que soient leur direction, tout en contrôlant et limitant au maximum leur transmission aux caissons monocoques de niveau supérieur ou inférieur. La description ci-dessus montre clairement que les buts de la présente invention sont atteints puisque l'on réalise et on solidarise une structure de bâtiment composée d'au moins deux niveaux d'éléments monocoques superposés, comportant des moyens pour accumuler et disperser à la fois les oscillations verticales et les oscillations horizontales, quelle que soit leur direction et leur intensité. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations décrits ci-dessus, mais s'étend à toute modification et variante évidente pour un homme du métier. Notamment, le nombre d'éléments monocoques et leurs modalités de superposition, de même que la forme des plots et des évidements, peuvent varier sans que l'on sorte du cadre de l'invention. 2813623 REVENDICATIONS 1. Structure de bâtiment monocoque modulaire du type constituée d'au moins deux niveaux superposés d'éléments monocoques en béton disposés côte-à-côte, chaque élément monocoque comportant à sa base des moyens pour l'absorption et la dispersion des vibrations constitués d'un manchon (5) comportant un plot (3) en élastomère disposé entre deux caissons monocoques superposés (A) et (B), à l'intérieur de logements (4) ménagés en correspondance, respectivement sur la face inférieure du caisson monocoque de niveau supérieur et sur la face supérieure du caisson monocoque de niveau inférieur, caractérisée en ce qu'on solidarise la structure au moyen d'équerres de jonction (2) positionnées aux étages entre les monocoques et d'équerres de liaisonnement (14) des monocoques de base (A) à la fondation (1). 2. Structure de bâtiment suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les équerres de jonction (2) sont composées de deux couronnes (12) métalliques et d'un fer plat (22) embouti. 3. Structure de bâtiment suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'angle extérieur du fer plat (22) comporte des évidements rectangulaires (32) permettant le passage d'une clé métallique. 4. Structure de bâtiment suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la clé (42) est constituée de deux blocs perpendiculaires (42', 42") montés en croix. 5. Structure de bâtiment suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la partie inférieure de chacun des blocs (42', 42") comporte un ressort à lame (43). 6. Structure de bâtiment suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la clé (52) est constituée d'un tourillon métallique rond (52') conçu pour s'emboîter au centre de l'équerre de jonction (2). 7. Structure de bâtiment suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la partie inférieure de la clé (52) comporte au moins un ressort à lame (53). 8. Structure de bâtiment suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on associe à chaque plot (3) des monocoques de base (A) une équerre (14) dont les bras (14') forment un angle droit (14") épousant l'angle des monocoques. 9. Structure de bâtiment suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le plot (3) est posé dans un cerclage cylindrique (3') soudé sur l'équerre de liaisonnement (14) qui est fixée dans le béton en quatre points le long des bras (14'). 10. Structure de bâtiment suivant la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisée en ce que les bras (14') de l'équerre de liaisonnement (14) comportent des plots latéraux (13).