Brevet FR2905962A1 — publié le 20080321

L'invention concerne procédé pour la construction d'un mur en madriers empilés. Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui des constructions en bois pour des habitations, plus précisément des chalets dont la structure porteuse est en bois, le toit étant porté par des madriers horizontaux ou verticaux. Les murs des chalets sont traditionnellement réalisés par superposition de poutres en bois présentant une section ronde, rectangulaire ou carrée selon leur direction longitudinale. Les madriers empilés dont il est question dans l'invention peuvent être de différentes formes et notamment celles citées dans le brevet FR 2 790 021 de la demanderesse. Ce document décrit différentes catégories de poutres comportant des réservations verticales destinées à recevoir des éléments d'isolation. Le mur, après empilement des madriers, sert de support pour un étage ou pour la charpente. Les forces appliquées au sommet du mur, par le simple poids de l'étage supérieur, celui de la charpente, peuvent être très élevées et conduire à des déformations dans la verticalité du mur. Ces déformations sont bien évidemment préjudiciables à la tenue de la construction dans le temps et peuvent même, dans les cas extrêmes, entraîner des ruptures du mur. En effet le mur de madriers empilés peut se déformer par exemple en raison de défauts d'alignement vertical des poutres, en raison de la déformation ou du vrillage d'un ou plusieurs madriers, ou encore en raison d'appuis dissymétriques d'une ou plusieurs poutres. La déformation du mur pris dans son ensemble, malgré le fait que ledit mur comporte un nombre conséquent d'éléments, s'apparente à une déformation de flambage. Les déformations unitaires d'empilement se combinent pour aboutir à un 30 ensemble érigé instable sous l'action de la force appliquée au sommet du mur. Le flambement du mur, lorsque la construction est terminée, est un défaut très gênant pouvant nécessiter la reprise de la construction, il est donc important de prévoir l'évolution d'un empilement de madriers du point de vue 35 de ce défaut et réaliser aussi tôt que possible dans la construction les actions correctives pour atteindre la stabilité de la construction avec une déformation aussi minime que cela peut être réalisable. 2905962 2 Cette prévision n'est actuellement pas possible et il n'existe pas à ce jour de méthode permettant d'estimer la capacité d'un mur de madriers à ne pas se déformer plus qu'une valeur admissible fixée au préalable. En conséquence les méthodes de construction sont très empiriques et conduisent à des 5 résultats aléatoires du point de vue de la verticalité des murs lorsque le chalet est fini. L'invention a donc pour objectif de résoudre ces principales difficultés en proposant une méthode de détermination par le calcul de la résistance d'un mur de madriers empilés avant que la construction soit terminée. 10 L'invention concerne un procédé pour la construction d'un mur, du type formé par un empilement de madriers horizontaux disposés les uns sur les autres, caractérisé en ce que : on commence la construction du mur en cours de construction on procède à au moins une étape de 15 modélisation du mur et au moins une étape d'évaluation de la déformation résultante si la déformation est acceptable, on procède à des actions correctives sur la poursuite de la construction du mur, dans le cas contraire on continue la construction du mur sans modification . 20 La modélisation du mur est une méthode de détermination de la déformation d'un mur sous l'action d'une force appliquée en son sommet, ledit mur comportant des madriers horizontaux empilés les uns au dessus des autres, Le procédé de construction selon l'invention et la méthode de détermination de la déformation d'un mur de madriers selon l'invention présentent de 25 nombreux avantages : Il est possible de prédire la déformation maximum résultante en fonction de la charge appliquée au sommet d'un mur selon la configuration constatée du mur. La déformation résultante peut être simulée en prenant en compte des éléments correcteurs traditionnellement installés dans le mur pour le stabiliser, ce qui est déterminant pour l'anticipation de l'effet correcteur avant l'assemblage complet de la construction. - La modélisation économise du temps et permet une meilleure estimation de tous les paramètres pouvant intervenir sur la déformation du mur. 2905962 3 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une représentation schématique de la méthode de 5 détermination de la capacité d'un mur de madriers à se déformer plus ou moins qu'une valeur préalablement fixée. La figure 2 est une illustration des forces qui s'appliquent sur un empilement en équilibre de deux madriers. La figure 3 illustre les positions de stabilité ou d'instabilité de deux madriers 10 empilés de différentes sections. La figure 4 montre un mur constitué d'un ensemble de madriers présentant une déformation. La figure 5 montre le mur de la figure 4 selon une variante de modélisation simplifiée. 15 La figure 6 illustre une représentation des forces sur chaque madrier unitaire constitutif du mur pour maintenir l'équilibre. La figure 7 représente une modélisation plus proche de la réalité des efforts appliqués sur des madriers constituant un mur pour maintenir l'équilibre. On décrit ciaprès la méthode de modélisation qui constitue au moins une 20 étape du procédé de construction du mur selon l'invention. Selon la méthode présentée il est admis que la déformation du mur n'est pas le fait de tensions internes aux madriers mais un déplacement dans l'espace de chaque madrier par rapport à ses voisins. Par madrier, au sens de l'invention, il doit être compris tout élément 25 globalement tubulaire de longueur et de forme variable pouvant être empilé horizontalement. Le déplacement des madriers est en partie retenu par la fixation du mur sur sa périphérie, par l'ajout de raidisseurs dans les ouvertures et l'emploi de chevilles bois entre les madriers, toutefois il convient de déterminer en quels 30 points placer les éléments de consolidation et comment modifier la structure empilée pour atteindre la stabilité recherchée, ce que se propose de réaliser l'invention. 2905962 4 La figure 1 illustre de manière schématique les différentes étapes de la méthode de détermination de la déformation d'un mur de madriers empilés les uns sur les autres. Pus précisément la méthode comporte une étape initiale de définition des 5 charges appliquées sur le mur, tette charge étant linéaire et verticale, appliquée au sommet du mur sur la longueur du madrier supérieur. Cette charge linéaire verticale est référencée F dans les figures 2 à 7. La charge F correspond au poids de la charpente, ou des étages supérieurs de la construction, ou des charges d'utilisation, sur le mur considéré. 10 La figure 2 représente la charge F sur un mur simplifié comportant deux madriers assemblés de manière exactement verticale. La charge F peut induire dans certaines circonstances un mouvement relatif des madriers et la nécessité d'appliquer un effort R pour maintenir le mur en place. C'est cet effort R que le constructeur doit s'employer à minimiser pour réaliser une 15 construction stable. Si les madriers ne sont pas agencés exactement dans la verticale ou si la force F est trop élevée il peut se produire un déplacement des madriers les uns par rapport aux autres. Ce déplacement par rapport à la verticale référencé D sur la figure 3 a une incidence déterminante sur la stabilité du 20 mur, et cela notamment en fonction de l'épaisseur du mur. Si le mur est fin un faible déplacement D conduira à une instabilité du mur, cela est représenté sur la figure 3b, alors que si le mur est épais, comme cela est illustré sur la figure 3c, la stabilité de l'ensemble pourra être maintenue. Ainsi la modélisation de la déformation du mur prend en compte l'épaisseur 25 du mur pour l'évaluation de la stabilité et un calcul doit être réalisé pour déterminer la déformation maximale admissible. Plus précisément le mur est jugé stable si le déplacement D est inférieur à la demi épaisseur d'un madrier. Ainsi plus les madriers sont épais plus le mur est stable. 30 La méthode de détermination de la déformation d'un mur comportant des madriers empilés est représentée sur la figure 1, ladite méthode comporte une étape préalable définissant les éléments de base utiles pour la modélisation et notamment le calcul des charges appliquées, de la déformation maximale et de l'effort pour que le mur reste en place. 35 A la suite de cette étape préalable une étape de modélisation du mur faisant intervenir des paramètres mesurés sur le mur lui-même permet d'évaluer la 2905962 5 déformation prévisible sous l'action de l'effort R issu du calcul de statique pour maintenir l'équilibre du mur. Une étape de comparaison est alors opérée pour déterminer si la déformation calculée est supérieure ou inférieure à la déformation maximale 5 admise imposée au début de la méthode et qui a permis de calculer les efforts R appliqués aux madriers. Si la déformation calculée est inférieure à la déformation admissible la méthode prend fin, et la construction du mur se poursuit sans changement, dans le cas contraire la modélisation est reprise en modifiant les paramètres 10 essentiels du mur, notamment en prévoyant un nouveau dimensionnement du mur ou en ajoutant des éléments additionnels tels que des raidisseurs, et on procède à des actions correctives sur la construction du mur, ces actions correctives consistant à appliquer le nouveau dimensionnement du mur et/ou à ajouter les éléments additionnels prévus dans la modélisation. 15 La modélisation du mur est effectuée sur plusieurs cycles jusqu'à atteindre des conditions d'une déformation acceptable. La modélisation de la déformation d'un mur tel que celui représenté sur la figure 4 peut être envisagée selon différentes variantes de calcul prenant en compte des simplifications ou non. 20 Par exemple la modélisation du mur peut faire intervenir le positionnement des éléments empilés deux par deux dans l'espace ou des groupes homogènes de madriers. Par groupes homogènes il peut être considéré par exemple de fractionner le mur en deux parties égales, à mi-hauteur, et considérer les deux portions comme deux ensembles solidaires. 25 Le calcul est alors ramené à une situation représentée dans la figure 5 similaire à celle de deux madriers représentés en figure 2 ou 3. Cette simplification est assez proche de la réalité dans la mesure où la déformation des murs est le plus souvent symétrique et cintrée, et donc avec une flèche maximale à mi-hauteur du mur. 30 Il peut aussi être pris en compte l'ensemble des positionnements individuels des madriers dans l'espace, cela est représenté sur la figure 6 avec un ensemble d'efforts unitaires Rs pour maintenir le mur en place. Il peut aussi être envisagé une modélisation plus proche de la réalité, en considérant comme cela est illustré sur la figure 7 que les madriers ne se 35 déplacent pas tous de la même manière et que donc l'effort résultant sur chaque madrier individuel, référencé R1, R2,...Rn sur la figure 7, doit être modulé en fonction de sa position dans le mur. 2905962 6 En effet, le madrier au contact du sol et le madrier supérieur ne s'écartent pratiquement pas de leur position d'équilibre et donc l'effort pour les ramener à la verticale est quasi-nul. Par contre les madriers à la moitié de la hauteur subiront plus de charge, la charge maximale se situant usuellement 5 exactement à mi-hauteur du mur. La modélisation du mur prend avantageusement en compte les liaisons entre les madriers, les appuis desdits madriers et les raidisseurs installés. Avantageusement selon l'invention la méthode de détermination de la déformation du mur fait intervenir une étape de modification de la simulation 10 mettant en oeuvre des éléments additionnels tels que par exemple des raidisseurs du mur et/ou la modification des fixations de manière à minimiser la déformation résultante du mur dans son ensemble et prévoir l'incidence de corrections sur l'assemblage du mur. De manière à ne pas prendre de risque sur la déformation finale, et donc sur 15 la stabilité finale de la construction, la méthode de détermination de la déformation du mur prend en compte un coefficient de sécurité pour la déformation résultante. Ce coefficient peut notamment s'appliquer lors du calcul de la déformation maximale admissible. La modélisation peut faire intervenir en outre des charges de vents ou 20 d'autres éléments complémentaires employés dans les représentations des constructions. La méthode de détermination de la déformation d'un mur de madriers selon l'invention peut présenter plusieurs variantes sans sortir du cadre de l'invention, il est notamment possible d'employer cette méthode pour des 25 ensembles empilés qui ne sont pas des madriers en bois mais par exemple des poutres métalliques, en béton, en plastique ou en autres matériaux. Les madriers peuvent bien évidemment être de différentes dimensions et le mur de hauteur variable sans sortir du cadre de l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et 30 représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1- Procédé pour la construction d'un mur, du type formé par un empilement de madriers horizontaux disposés les uns sur les autres, 5 caractérisé en ce que : on commence la construction du mur en cours de construction on procède à au moins une étape de modélisation du mur et au moins une étape d'évaluation de la déformation résultante 10 si la déformation est acceptable, on procède à des actions correctives sur la poursuite de la construction du mur, dans le cas contraire on continue la construction du mur sans modification . 2- Procédé pour la construction d'un mur, selon la revendication 1 dans laquelle l'épaisseur des madriers empilés est prise en compte pour 15 déterminer la stabilité ou l'instabilité du mur. 3- Procédé pour la construction d'un mur, selon la revendication 1 dans laquelle la modélisation du mur prend en compte le positionnement des éléments empilés deux par deux dans l'espace ou des groupes homogènes de madriers. 20 4- Procédé pour la construction d'un mur, selon la revendication 1 dans laquelle la modélisation prend en compte l'ensemble des positionnements individuels des madriers dans l'espace. 5- Procédé pour la construction d'un mur, selon la revendication 1 dans laquelle la modélisation prend en compte les liaisons entre les madriers. 25 6- Procédé pour la construction d'un mur, selon la revendication 1 dans laquelle la modélisation prend en compte les appuis des madriers et les raidisseurs installés dans le mur. 7- Procédé pour la construction d'un mur, selon la revendication 1 comportant une étape de comparaison entre la déformation résultante 30 calculée et une déformation maximale admissible. 8- Procédé pour la construction d'un mur, selon la revendication 1 faisant intervenir une étape de modification de la modélisation mettant en oeuvre des éléments additionnels tels que par exemple des raidisseurs du mur et/ou la modification des fixations de manière à modifier la déformation résultante 2905962 8 du mur dans son ensemble et prévoir l'incidence de corrections sur l'assemblage du mur. 9- Procédé pour la construction d'un mur, selon la revendication 1 dans laquelle la modélisation comporte une étape de simplification consistant à décomposer le mur en deux ensembles symétriques et égaux sur la hauteur du mur. 10- Procédé pour la construction d'un mur, selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle la modélisation fait intervenir un coefficient de sécurité pour la déformation résultante.10