Brevet FR2897084A1 — publié le 20070810

La présente invention concerne une cellule préfabriquée, notamment pour la réalisation de module d'habitation et son procédé de fabrication, ainsi qu'un cadre formant coffrage pour la réalisation d'une telle cellule. Les tentatives de réalisation de constructions préfabriquées, en particulier de cellules préfabriquées, destinées à être insérées dans des constructions collectives de type immeuble, hôtel ou autre, se sont multipliées ces dernières années, l'objectif visé étant à chaque fois un gain de temps, de poids et ~o éventuellement d'argent. Certaines réalisations du type de celle décrite dans le brevet US-2002/0017070 s'inspirent directement de solutions de constructions traditionnelles. Le maintien d'un empilement d'éléments de structure et la réalisation de chaque élément à partir d'un assemblage de pièces empêchent un gain de temps. 15 D'autres solutions telles que celles décrites dans les brevets WO 2005/064095, FR-2.808.295, GB-2.303.477 nécessitent, pour la réalisation des panneaux, un grand nombre d'opérations d'assemblage. Les panneaux sont ainsi formés de deux plaques aux formes complexes qu'il est nécessaire de relier entre elles 20 par des entretoises rapportées. Une fois les panneaux réalisés puis fermés à chacune de leurs extrémités, le coulage des parois peut être opéré. D'autre solutions, telles que celles décrites dans le brevet US-4.439.064, envisagent la réalisation de parois et de plafond en une seule opération de 25 coulage mais la réalisation du coffrage demeure complexe. Un but de la présente invention est donc de proposer une cellule dont la conception permet un assemblage d'un faible nombre d'éléments en un temps court sans risque d'erreur. Un autre but de la présente invention est de proposer une cellule dont la conception permet l'obtention d'une construction finie, de poids réduit, autorisant un transport de la cellule dans des conditions aisées et son déplacement par grue. A cet effet, l'invention a pour objet une cellule préfabriquée, notamment pour la réalisation de module d'habitation, de préférence équipé, tel que module de salle de bain ou module de cuisine, ladite cellule étant réalisée à partir d'un cadre formant coffrage, caractérisée en ce que les parois dudit cadre sont formées de panneaux évidés, verticaux, contigus, assemblés par leur tranche de manière à former un cadre autoporteur, chaque panneau étant constitué d'au moins un, de préférence une pluralité d'éléments tubulaires verticaux, lo contigus, juxtaposés, venus de fabrication avec ledit panneau, lesdits éléments tubulaires communiquant entre eux par des ouvertures autorisant le passage d'un matériau de remplissage d'un élément tubulaire à un autre et d'un panneau à un autre pour en renforcer la tenue mécanique, les éléments tubulaires étant pourvus en outre, au voisinage de leurs extrémités, 15 d'ouvertures tournées vers l'intérieur du cadre, pour le passage d'une matière de remplissage constitutive d'un plancher ou d'un plafond, la face extérieure du cadre étant dépourvue de ces ouvertures pour constituer une barrière formant le périmètre de coulée de la matière de remplissage. 20 La réalisation de chaque panneau sous forme, par exemple, d'un profilé extrudé ou moulé simplifie grandement la fabrication d'un tel panneau. Il en résulte donc un gain de temps au niveau de la fabrication de la cellule puisqu'aucune opération d'assemblage des éléments constitutifs du panneau n'est nécessaire. 25 L'invention a encore pour objet un cadre formant coffrage pour la réalisation de cellule préfabriquée, notamment pour la réalisation de module d'habitation, tel que module de salle de bain ou de cuisine, caractérisé en ce que les parois dudit cadre sont formées de panneaux évidés verticaux, contigus, assemblés 30 par leur tranche, de manière à former un cadre autoporteur, chaque panneau étant constitué d'au moins un, de préférence une pluralité, d'éléments tubulaires verticaux contigus juxtaposés venus de fabrication avec ledit panneau, lesdits éléments tubulaires communiquant entre eux par des 2 20 30 ouvertures autorisant le passage d'un matériau de remplissage d'un élément tubulaire à un autre et d'un panneau à un autre pour en renforcer la tenue mécanique, les éléments tubulaires du cadre étant pourvus, au voisinage de leurs extrémités, d'ouvertures tournées vers l'intérieur du cadre, pour le passage d'une matière de remplissage constitutive d'un plancher ou d'un plafond, la face extérieure du cadre étant dépourvue de ces ouvertures pour constituer une barrière formant le périmètre de coulée de la matière de remplissage. io L'invention a encore pour objet un procédé d'élaboration d'une cellule préfabriquée du type précité, caractérisé en ce qu'il consiste à positionner un cadre, du type précité sur une surface de référence, à couler dans ce cadre un matériau de remplissage, tel que du béton allégé pour former une dalle, puis, après prise du matériau, à fermer l'ouverture supérieure du cadre par une 15 plaque et à couler, en une seule opération, le matériau de remplissage des éléments tubulaires et du plafond. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente une vue schématique partielle en perspective des parois latérales d'une cellule conforme à l'invention, la face interne de certains panneaux ayant été enlevée pour faciliter la compréhension ; 25 la figure 2 représente une vue schématique partielle en coupe verticale d'une cellule conforme à l'invention ; la figure 3 représente une vue schématique partielle en coupe de la partie supérieure d'une cellule conforme à l'invention et la figure 4 représente une vue schématique partielle en coupe de la partie inférieure d'une cellule conforme à l'invention. Comme mentionné ci-dessus, la cellule préfabriquée, objet de l'invention, est plus particulièrement destinée à la réalisation de module d'habitation. Cette cellule, généralement pré-équipée, est destinée à être intégrée directement à l'intérieur d'une construction au cours de la réalisation de cette dernière. Comme mentionné ci-dessus, cette cellule est réalisée à partir d'un cadre formant coffrage. De manière caractéristique à l'invention, les parois du cadre sont formées de panneaux 1 évidés, verticaux, contigus, assemblés par leur tranche de manière io à former un cadre autoporteur. De préférence, chaque panneau 1 s'étend sur la totalité de la hauteur d'une construction. Chaque panneau 1 est ainsi constitué d'au moins un, de préférence une pluralité d'éléments 2 tubulaires verticaux, contigus, juxtaposés, venus de fabrication avec ledit panneau. Ces éléments 2 tubulaires communiquent entre eux par des ouvertures 3 autorisant le passage is d'un matériau 7 de remplissage de faible densité d'un élément 2 tubulaire à un autre et d'un panneau à un autre pour en renforcer la tenue mécanique. Les éléments 2 tubulaires sont en outre pourvus, au voisinage de leurs extrémités, d'ouvertures 9 tournées vers l'intérieur du cadre, pour le passage d'une matière 7 de remplissage constitutive d'un plancher ou d'un plafond, la face extérieure 20 du cadre étant dépourvue de ces ouvertures 9 pour constituer une barrière formant le périmètre de coulée de la matière 7 de remplissage. Dans la figure 1, deux côtés du cadre, correspondant à deux parois latérales de l'enceinte, ont été représentés partiellement. Le côté représentant la face avant 25 du cadre a été interrompu pour permettre la visualisation d'un autre côté du cadre. Chaque côté du cadre, destiné à constituer une paroi latérale de la cellule, est donc formé de panneaux 1 évidés ou alvéolaires. Ces panneaux 1 peuvent être formés par extrusion ou par moulage. Ces panneaux 1 sont généralement réalisés en matière de synthèse. Ainsi, un tel panneau est 30 constitué de deux faces parallèles en regard reliées entre elles par des entretoises qui cloisonnent longitudinalement ledit panneau. Faces et entretoises sont réalisées d'une seule pièce. A l'état dressé du panneau 1, ces entretoises, compartimentant le panneau 1, forment, en coopération avec les faces dudit panneau, une pluralité d'éléments 2 tubulaires disposés côte à côte. Lorsque le panneau 1 est un profilé moulé, il est aisé de fabriquer les cloisons et les faces du panneau en une seule étape de fabrication. Aucune opération d'assemblage des faces et des éléments de cloisonnement du panneau n'est nécessaire. Les éléments 2 tubulaires verticaux ainsi ménagés communiquent entre eux par des ouvertures 3 disposées à intervalle le long des cloisons reliant les faces du panneau entre elles. Ces ouvertures 3 autorisent le passage d'un matériau 7 de remplissage, d'un élément 2 tubulaire à un autre et par suite, d'un panneau à un autre à l'état assemblé desdits panneaux entre io eux. Le matériau 7 de remplissage utilisé est un matériau de faible densité, de préférence du béton allégé. Ces éléments 2 tubulaires sont en outre pourvus, au voisinage d'au moins une de leurs extrémités, de préférence chacune de leurs extrémités, d'ouvertures 9 tournées vers l'intérieur du cadre. Ces ouvertures 9 permettent le passage d'une matière 7 de remplissage du 15 plancher vers les parois latérales ou inversement, et des parois latérales vers le plafond ou inversement. La face extérieure du cadre est bien évidemment dépourvue de telles ouvertures pour constituer une barrière formant le périmètre de coulée de la matière 7 de remplissage. 20 Dans les exemples représentés, les extrémités des éléments 2 tubulaires sont biseautées, les biseaux convergeant en direction de l'intérieur du cadre. Ces biseaux correspondent aux ouvertures 9 permettant le passage de la matière 7 de remplissage de l'espace formant plafond aux parois latérales ou de l'espace formant plancher aux parois latérales et inversement. Une telle possibilité de 25 communication est plus particulièrement visible à la figure 3. Pour permettre l'utilisation d'une telle communication, il est prévu, au voisinage du sommet du cadre, une plaque 11, 12 de fermeture du cadre. Cette plaque de fermeture peut être constituée par exemple d'une tôle 11 en aluminium laquée doublée sur sa face tournée vers le plafond d'un contre-plaqué 12. Cette plaque de 30 fermeture permet de réaliser, en une seule coulée, les parois latérales et le plafond de l'enceinte de la cellule. En effet, la plaque 11, 12 de fermeture du sommet du cadre est positionnée sensiblement au niveau de la naissance du biseau sur la face intérieure du cadre, comme l'illustre la figure 3. Cette plaque 11, 12 de fermeture est surmontée d'une armature 8 pour former un plafond. Cette armature 8 est ici réalisée à partir de fer à béton. On note d'ailleurs que chaque élément 2 tubulaire renferme une armature 8, telle qu'un fer à béton, faisant saillie dudit élément 2 et se prolongeant dans l'espace constitutif de la dalle ou du plancher 10 de ladite cellule. Ainsi, lors du remplissage des parois latérales par coulage de matière de remplissage, celle-ci, lorsqu'elle parvient au sommet des parois du cadre, vient naturellement remplir l'espace laissé libre au-dessus de la plaque de fermeture du cadre pour constituer le plafond de l'enceinte de la cellule. i0 Avant de fermer le cadre à l'aide de la plaque de fermeture 11, 12 décrite ci-dessus, il est nécessaire de maintenir assemblés les panneaux 1 entre eux à l'état juxtaposé. A cet effet, il est prévu des moyens de jonction et d'étanchéité entre lesdits panneaux 1. Les panneaux 1, assemblables par leur tranche, is présentent en effet, sur chacune de leurs rives d'assemblage à la rive d'un panneau 1 adjacent, une nervure 4 axiale, ou respectivement une rainure 5 axiale, apte à coopérer par emboîtement coulissant avec la rainure 5, ou respectivement, la nervure 4 axiale, d'un panneau adjacent contigu lors d'un déplacement relatif axial desdits panneaux amenés en contact d'appui par leur 20 tranche, ce montage à emboîtement empêchant toute désolidarisation des panneaux 1 entre eux. Ainsi, comme l'illustre la figure 1, chaque face d'un panneau se prolonge, au niveau de la tranche dudit panneau, pour constituer soit une nervure 4, soit une rainure 5 axiale réalisée d'une seule pièce avec ledit panneau. La nervure 4 est ici constituée par un retour de la rive du 25 panneau en direction de l'intérieur du panneau, ce retour formant une aile s'étendant sensiblement à angle droit d'une face du panneau. La rainure 5 est quant à elle constituée par un pli de la face du panneau pour former un creux d'onde tourné vers l'extérieur du panneau et à l'intérieur duquel vient se loger la nervure 4. 30 Ainsi, au niveau de sa tranche, chaque panneau comporte soit deux nervures, soit deux rainures, soit une combinaison d'une nervure et d'une rainure. Ces nervures ou rainures sont destinées à coopérer chacune avec une nervure ou 7 rainure complémentaire ménagée sur la tranche et au niveau de la rive longitudinale d'un panneau adjacent similaire. La coopération entre nervure et rainure s'opère par déplacement relatif axial des panneaux amenés en contact d'appui par leur tranche. II suffit en effet de positionner un panneau au voisinage d'un autre panneau de manière telle que deux rainures soient positionnées dans le prolongement de deux nervures ou inversement puis de déplacer axialement lesdits panneaux entre eux de telle sorte que les nervures viennent se loger par coulissement à l'intérieur des rainures jusqu'à ce que les panneaux soient amenés au même niveau. Comme chaque tranche de io panneau est équipée de deux liaisons de type rainure/nervure, une fois les panneaux assemblés, tout désassemblage des panneaux par exercice d'un effort orthogonal au plan du joint des panneaux est empêché. Bien évidemment, l'assemblage des panneaux aurait pu, de manière équivalente, être obtenu par tout autre type d'organe mâle ou femelle équipant les rives is d'assemblage desdits panneaux. L'intérêt d'une telle solution réside dans sa simplicité de mise en oeuvre. II suffit en effet de positionner deux panneaux côte à côte puis de déplacer à coulissement lesdits panneaux entre eux pour obtenir un assemblage par emboîtement coulissant des rives desdits panneaux. Comme chaque panneau correspond à la hauteur de la 20 construction, il en résulte un temps de mise en oeuvre extrêmement court. La chicane formée au niveau de l'assemblage rainure/nervure suffit à assurer l'étanchéité de la liaison entre panneaux. Ce mode d'assemblage est mis en oeuvre tant pour les panneaux présentant plusieurs éléments 2 tubulaires 25 verticaux contigus, que pour les panneaux comportant un seul élément tubulaire vertical, de tels panneaux étant généralement positionnés dans l'angle d'une construction comme l'illustre la figure 1. Lorsque le cadre formant coffrage pour la réalisation d'une telle cellule est 3o achevé, il est généralement procédé de la manière suivante. Le cadre est positionné sur une surface de référence, généralement plane. Il doit être noté que ce cadre peut, en certains emplacements de ses parois correspondant aux ouvertures, telles que des portes ou fenêtres de la construction, être dépourvu de panneaux. Dans ce cas, les panneaux du cadre sont fermés de manière étanche à l'aide d'éléments de fermeture rapportés pour délimiter au moins partiellement le contour de l'ouverture. De la même manière, la surface de référence sur laquelle est posé le cadre est aménagée au niveau des ouvertures de la construction pour former une barrière empêchant une fuite de la matière de coulage à l'extérieur du périmètre du cadre. On coule ensuite dans ce cadre un matériau de remplissage, tel que du béton allégé pour former une dalle. Du fait de la présence des biseaux à la base du cadre, comme l'illustre la figure 4, le matériau de remplissage constitutif de la dalle vient également se loger à l'intérieur des panneaux constitutifs du cadre à la base de ces derniers. Après prise du matériau, on ferme l'ouverture supérieure du cadre par une plaque et on coule, en une seule opération, le matériau de remplissage des éléments tubulaires destinés à constituer les parois latérales de l'enceinte et du plafond. Comme chaque élément tubulaire renferme une armature 8, telle qu'un fer à béton, faisant saillie dudit élément et se prolongeant dans l'espace constitutif du plancher ou du plafond de ladite cellule, on obtient un ensemble de résistance mécanique élevée. De la même manière, le coulage en une seule opération des parois latérales et du plafond de l'enceinte de la cellule accroît la résistance mécanique de ladite enceinte. Comme mentionné ci-dessus, bien évidemment, les panneaux constitutifs du cadre de l'enceinte peuvent comporter des ouvertures destinées à être équipées par exemple de portes ou de fenêtres. Ces ouvertures sont aménagées au moment de la réalisation du cadre. De même, en ce qui concerne chaque panneau, lorsqu'il est destiné à constituer un panneau d'extrémité de la construction notamment pour délimiter l'encadrement d'une ouverture, un tel panneau est équipé d'une plaque rapportée introduite à coulissement entre les faces constitutives du panneau pour fermer la tranche dudit panneau et empêcher la communication de la matière de remplissage de ce panneau avec un panneau adjacent. Enfin, les faces intérieures du cadre et la face supérieure de la dalle, réalisée au niveau de l'enceinte, peuvent être revêtues d'un parement, tel qu'un carrelage, représenté en 6 et 13 aux figures, le parement 6 constituant un carrelage venant à recouvrement des parois latérales de l'enceinte tandis que le parement 13 constitue un carrelage appliqué au sol et venant à recouvrement de la dalle de l'enceinte. Dans les figures 1, 3 et 4, le parement 6 de finition est partiellement enlevé pour laisser apparaître une face du panneau. Comme la totalité de la cellule est réalisée à partir de béton allégé, il en résulte un poids réduit de l'ensemble qui permet le transport de la cellule, y compris lorsque celle-ci est achevée. Bien évidemment, une telle cellule est également équipée de tous les éléments, tels que robinetterie, sanitaire ou autres io nécessaires en fonction de sa destination. REVENDICATIONS 1. Cellule préfabriquée, notamment pour la réalisation de module d'habitation, de préférence équipé, tel que module de salle de bain ou module de cuisine, 5 ladite cellule étant réalisée à partir d'un cadre formant coffrage, caractérisée en ce que les parois dudit cadre sont formées de panneaux (1) évidés, verticaux, contigus, assemblés par leur tranche de manière à former un cadre autoporteur, chaque panneau (1) étant constitué d'au moins un, de préférence une pluralité d'éléments (2) tubulaires verticaux, contigus, lo juxtaposés, venus de fabrication avec ledit panneau, lesdits éléments (2) tubulaires communiquant entre eux par des ouvertures (3) autorisant le passage d'un matériau (7) de remplissage d'un élément (2) tubulaire à un autre et d'un panneau à un autre pour en renforcer la tenue mécanique, les éléments (2) tubulaires étant pourvus en outre, au voisinage de leurs extrémités, 15 d'ouvertures (9) tournées vers l'intérieur du cadre, pour le passage d'une matière (7) de remplissage constitutive d'un plancher ou d'un plafond, la face extérieure du cadre étant dépourvue de ces ouvertures (9) pour constituer une barrière formant le périmètre de coulée de la matière (7) de remplissage. 20 2. Cellule préfabriquée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu des moyens de jonction et d'étanchéité entre lesdits panneaux (1). 3. Cellule préfabriquée selon la revendication 2, 25 caractérisée en ce que les panneaux (1), assemblables par leur tranche, présentent, sur chacune de leurs rives d'assemblage à la rive d'un panneau adjacent, une nervure (4) axiale, ou respectivement une rainure (5) axiale, apte à coopérer par emboîtement coulissant avec la rainure (5), ou respectivement, la nervure (4) axiale, d'un panneau adjacent contigu lors d'un déplacement 30 relatif axial desdits panneaux amenés en contact d'appui par leur tranche, ce montage à emboîtement empêchant toute désolidarisation des panneaux (1) entre eux. 105Il 4. Cellule préfabriquée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il est prévu, au voisinage du sommet du cadre une plaque (11, 12) de fermeture du cadre pour réaliser, en une seule coulée, les parois latérales et le plafond de l'enceinte de la cellule. 5. Cellule préfabriquée selon la revendication 4, caractérisée en ce que la plaque (11, 12) de fermeture est surmontée d'une armature (8) pour former un plafond. io 6. Cellule préfabriquée selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le matériau (7) de remplissage est du béton allégé. 7. Cellule préfabriquée selon la revendication 4, caractérisée en ce que les extrémités des éléments (2) tubulaires sont 15 biseautées, les biseaux convergeant en direction de l'intérieur du cadre, la plaque (11, 12) de fermeture du sommet du cadre étant positionnée sensiblement au niveau de la naissance du biseau sur la face intérieure du cadre. 20 8. Cellule préfabriquée selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que chaque élément (2) tubulaire renferme une armature (8), telle qu'un fer à béton, faisant saillie dudit élément (2) et se prolongeant dans l'espace constitutif du plancher ou du plafond de ladite cellule. 25 9. Cadre formant coffrage pour la réalisation de cellule préfabriquée, notamment pour la réalisation de module d'habitation, tel que module de salle de bain ou de cuisine, caractérisé en ce que les parois dudit cadre sont formées de panneaux (1) évidés verticaux, contigus, assemblés par leur tranche, de manière à former un 30 cadre autoporteur, chaque panneau (1) étant constitué d'au moins un, de préférence une pluralité d'éléments tubulaires verticaux contigus juxtaposés venus de fabrication avec ledit panneau, lesdits éléments (2) tubulaires communiquant entre eux par des ouvertures (3) autorisant le passage d'unmatériau (7) de remplissage d'un élément (2) tubulaire à un autre et d'un panneau (1) à un autre pour en renforcer la tenue mécanique, les éléments (2) tubulaires du cadre étant pourvus, au voisinage de leurs extrémités, d'ouvertures (9) tournées vers l'intérieur du cadre, pour le passage d'une matière de remplissage constitutive d'un plancher ou d'un plafond, la face extérieure du cadre étant dépourvue de ces ouvertures (9) pour constituer une barrière formant le périmètre de coulée de la matière de remplissage. 10. Cadre selon la revendication 9, lo caractérisé en ce que les panneaux (1), assemblables par leur tranche, présentent, sur chacune de leurs rives d'assemblage à la rive d'un panneau (1) adjacent, une nervure (4) axiale, ou respectivement une rainure (5) axiale apte à coopérer par emboîtement coulissant avec la rainure (5), ou respectivement, la nervure (4) axiale d'un panneau (1) adjacent. 15 11. Cadre selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les extrémités de éléments (2) tubulaires sont biseautées, les biseaux convergeant en direction de l'intérieur du cadre. 20 12. Procédé d'élaboration d'une cellule préfabriquée conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à positionner un cadre, conforme à l'une des revendications 9 à 11, sur une surface de référence, à couler dans ce cadre un matériau de remplissage, tel que du béton allégé pour former une dalle, puis, 25 après prise du matériau, à fermer l'ouverture supérieure du cadre par une plaque et à couler, en une seule opération, le matériau de remplissage des éléments tubulaires et du plafond.