Brevet FR2926101A1 — publié le 20090710

Description Domaine technique de l'invention. La présente invention a pour objet une cheminée monumentale équipée d'un foyer surmonté d'un bandeau ayant la forme d'un U et comportant des pierres de sommier reliées par des pierres de linteau. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une telle cheminée monumentale. État de la technique. Les cheminées monumentales que l'on trouve dans les châteaux, les manoirs et dans de nombreuses maisons de campagne sont traditionnellement réalisées selon le schéma de la figure 1. Ces cheminées monumentales sont équipées d'un foyer 1' surmonté d'un bandeau 2' ayant la forme d'un U. Le bandeau 2' comporte des pierres de sommier 3' reliées par des pierres de linteau 4'. Ces pierres de linteau ont une hauteur variant d'environ 30 cm à 60 cm et une épaisseur variant d'environ 20 cm à 30 cm. Les pierres de sommier 3' sont en principe de même hauteur que les pierres de linteau 4', mais plus épaisses (de 40 cm à 60 cm). Ces pierres de sommier 3' prennent généralement appui contre des corbeaux 5' reposant à l'extrémité des piliers 6' (appelés � jambages �) délimitant le foyer 1'. Les extrémités des corbeaux 5' et des jambages 6' sont habituellement ancrées dans le mur de soutènement.30 -2 Les pierres de sommier 3' sont des pièces maîtresses qui supportent tout le poids du manteau et du conduit de la cheminée. Pour cette raison, les pierres de sommier 3' doivent être profondément ancrées dans le mur de soutènement. Pour ce faire, l'extrémité 30' des pierres de sommier 3' est en principe ancrée dans le mur de soutènement sur une longueur variant de 50 cm à 1 m et dépasse souvent du côté extérieur dudit mur. Cette disposition permet à la fois de maintenir, comme une mâchoire, la poussée horizontale des pierres de linteau 4' et la poussée verticale vers le bas de toutes les autres pierres du manteau et du conduit de la cheminée. Il est donc fréquent que les pierres de sommier 3' aient une longueur variant de 70 cm à 2 m. Les pierres de sommier 3' et de linteau 4' sont donc des pierres massives, de grand volume, et dont le poids est élevé (en particulier les pierres de sommier 3' qui peuvent attendre plusieurs centaines de kilos). De ce fait, la fabrication et la pose d'une cheminée monumentale traditionnelle nécessitent à la fois un grand volume de pierre, un transport coûteux en raison du poids de ces pierres volumineuses et enfin ne peuvent être posées que par des entreprises spécialisées sachant lever et assembler avec précision des pierres de grandes dimensions. Et généralement, des appareils de levage spécifiques sont nécessaires. De plus, les cheminées monumentales traditionnelles ne peuvent être posées que dans des habitations dont les murs de soutènement ont une épaisseur d'au moins 50 cm pour supporter les pierres de sommiers 3'. Face à cet état des choses, le problème technique principal que vise à résoudre l'invention est de simplifier la conception des cheminées monumentales traditionnelles pour limiter les coûts de matière première, les coûts de transport et limiter les temps de pose. Un autre objectif de l'invention est de proposer une cheminée 30 monumentale pouvant être posée dans des habitations dont les murs ont une épaisseur inférieure à 50 cm. -3 L'invention a encore pour objectif de proposer un procédé de fabrication d'une cheminée monumentale permettant de limiter les temps de pose et permettant de s'affranchir de tout appareil de levage spécifique. Divulgation de l'invention. La solution proposée par l'invention est une cheminée monumentale du 10 type décrit précédemment, mais dans laquelle les faces internes des pierres de sommier et de linteau sont taillées de manière à ce que leur épaisseur soit inférieure à 10 cm, lesdites faces internes étant fixées contre un cadre en béton en forme de U pour obtenir un ensemble monobloc, les extrémités dudit cadre étant liées rigidement au mur de soutènement. 15 Dans cette configuration, le cadre en béton encaisse seul tous les efforts de sorte qu'on s'affranchit d'employer des pierres de grand volume. Et du fait que les pierres de sommier et de linteau sont préalablement taillées, la cheminée objet de l'invention emploie trois à quatre fois moins de pierre que les 20 cheminées monumentales traditionnelles. On économise ainsi de la matière première, car le prix du béton qui comble le volume évidé des pierres de sommier et de linteau est en moyenne dix fois moins cher que le prix de la pierre. On a alors un coût de matériaux de 50 % à 70 % inférieur au coût de matériaux nécessaires à la fabrication des cheminées monumentales 25 traditionnelles. De même, le poids des pierres de sommier et de linteau étant moindre, les coûts du transport sont proportionnellement réduits. Enfin, le fait de pouvoir lever et assembler des pierres de sommier et de linteau manipulables manuellement, autorise la pose par toute entreprise de maçonnerie, sans nécessiter d'appareillage de levage spécifique. Pour une 30 entreprise sachant réaliser la pose de cheminées monumentales traditionnelles, le gain de temps est estimé à environ 25 %.5 - 4 Un autre aspect de l'invention permettant d'obtenir tous les avantages précités, concerne un procédé pour fabriquer une cheminée conforme aux caractéristiques précédentes, dans lequel : - on taille la face interne des pierres de sommier et de linteau de manière à ce que leur épaisseur soit inférieure à 10 cm, - on dispose des moyens de liaison dans le mur de soutènement, - on dispose les pierres de sommier et de linteau au niveau du mur de soutènement de manière à ce qu'elles forment un bandeau ayant la forme d'un U au dessus du foyer, - on dispose des éléments de coffrage de manière à ce qu'ils coopèrent avec les faces internes des pierres de sommier et de linteau pour réaliser un coffrage en forme de U englobant les moyens de liaison, - on coule du béton dans le coffrage en forme de U de manière à former un cadre en béton apte à se fixer contre les faces internes des pierres de sommier et de linteau pour obtenir un ensemble monobloc, le béton coulé aux extrémités dudit coffrage étant apte à se lier rigidement aux moyens de liaison. Présentation des dessins. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une cheminée monumentale traditionnelle, - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une cheminée monumentale conforme à l'invention, - la figure 3a est une vue de haut montrant l'implantation de la cheminée 30 selon la figure 2 au niveau d'un mur de soutènement, - 5 - la figure 3b est une vue de haut montrant l'implantation de la cheminée, dans le cas où les murs de soutènement sont de faible largeur, - la figure 4a est une vue en coupe selon A-A de la cheminée représentée sur la figure 3a ou la figure 3b, - la figure 4b est une vue de la cheminée similaire à celle représentée sur la figure 4a, mais sans le coffrage. Modes de réalisation de l'invention. En se rapportant aux figures 2 et 3a, la cheminée monumentale objet de l'invention est équipée d'un foyer 1 surmonté d'un bandeau 2 ayant la forme d'un U. Le bandeau 2 comporte des pierres de sommier 3 reliées par des pierres de linteau 4. Les pierres de sommiers 3 prennent appui contre des corbeaux 5 reposant à l'extrémité des piliers 6 délimitant le foyer 1. Les pierres de sommier 3 ne rentrent pas à l'intérieur du mur de soutènement 8, contrairement aux cheminées monumentales traditionnelles. Les pierres de sommier 3 et de linteau 4 sont taillées dans des blocs de même nature que ceux utilisés pour les cheminées monumentales traditionnelles : grès, calcaire, granit, etc. Les faces extérieures des pierres de sommier 3 et de linteau 4 peuvent être brutes ou au contraire taillées de manière à obtenir des motifs décoratifs. En pratique, l'aspect extérieur du bandeau 2 est identique à celui des cheminées monumentales traditionnelles telles que celles schématisées sur la figure 1. Ces pierres de sommier 3 et de linteau 4 ont une hauteur comprise entre environ 30 cm et 60 cm. La longueur des pierres de sommier 3 varie de 30 cm à 1 m. La longueur et le nombre des pierres de linteau 4 sont en principe fonction de l'écartement entre les extrémités des pierres de sommiers 3. -6 Conformément à l'invention, les faces internes des pierres de sommier 3 et de linteau 4 sont taillées de manière à ce que leur épaisseur soit inférieure à 10 cm. En pratique, l'épaisseur de ces pierres varie de 5 cm à 10 cm, c'est-à-dire 2 à 6 fois moins épaisse que les pierres de sommier et de linteau utilisées dans les cheminées monumentales traditionnelles. Toutefois, une épaisseur plus faible peut être prévue selon le type de matériau employé. La taille des pierres de sommier 3 et de linteau 4 permet ainsi d'économiser de la matière première et permet de manutentionner des pièces moins lourdes. En principe, la taille des pierres se fait en atelier, manuellement ou par l'intermédiaire de machines de découpe spécifiques, avant le transport sur site. En se rapportant aux figures 2, 3a, 3b, et conformément à l'invention, les faces internes des pierres de sommier 3 et de linteau 4 sont solidarisées à un cadre en béton 7 ayant la forme de U pour obtenir un ensemble monobloc, les extrémités 7a dudit cadre étant liées rigidement au mur de soutènement 8. On a ainsi une cohésion monobloc des différents éléments constitutifs, ce qui évite les fréquents mouvements de pierres constatés sur les cheminées monumentales traditionnelles (les pierres de linteau glissent parfois vers le bas en écartant légèrement les pierres de sommier). En pratique, on utilise un béton réfractaire lorsque le cadre en béton 7 est à une distance inférieure à 1.5 m du foyer 1. Dans les autres cas, on peut envisager d'utiliser un béton de ciment normal. L'utilisation du cadre en béton 7 permet d'employer des pierres de sommier 3 qui n'ont plus besoin de rentrer dans le mur de soutènement 8. En effet, c'est maintenant le cadre en béton 7 qui encaisse tous les efforts et non plus les pierres de sommier 3 comme dans les cheminées monumentales traditionnelles. De plus, et comme décrit plus loin, l'utilisation du cadre en béton 7 autorise maintenant le montage de la cheminée objet de l'invention dans des bâtiments modernes dont l'épaisseur des murs n'excède pas 20cm. -7 Le cadre en béton 7 a sensiblement la même hauteur que les pierres de sommier 3 et de linteau 4 de manière à ne pas être visible lorsqu'on est positionné devant la cheminée. En se rapportant aux figures 4a et 4b, l'ensemble monobloc formé par les pierres de sommier 3, les pierres de linteau 4 et le cadre en béton 7, a préférentiellement une section transversale en forme de V, comme dans les cheminées traditionnelles en pierre massive. Cette configuration permet d'assurer une bonne reprise des efforts tout en limitant l'épaisseur du cadre en béton 7. De plus, cette section en V améliore le tirage de la cheminée car la fumée est � cherchée � plus en avant. En outre, et comme décrit plus loin, la réalisation du coffrage dans lequel est coulé le cadre en béton 7 est ainsi simplifiée. Toutefois, on peut prévoir que cet ensemble monobloc ait une section transversale rectangulaire, carrée, ou autre. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 4a et 4b, le cadre en béton 7 a, dans sa partie supérieure, une épaisseur comprise entre 15 cm et 30 cm. Toutefois, ces dimensions peuvent varier selon le type de béton utilisé et ses propriétés de résistance aux différentes contraintes mécaniques. Pour solidifier la structure et limiter l'épaisseur du cadre en béton 7, ce dernier peut intégrer des armatures métalliques 7b dont les extrémités sont liées rigidement au mur de soutènement 8. En se rapportant au mode de réalisation représenté sur les figures 4a et 4b, on prévoit cinq armatures métalliques 7b de diamètre compris entre 8mm et 10 mm, deux desdites armatures étant disposées dans la partie supérieure du cadre en béton 7, dans un même plan horizontal, les autres armatures étant réparties de manière homogène dans l'épaisseur dudit cadre. Cet agencement particulier permet d'optimiser la répartition des efforts dans le cadre en béton 7. Toutefois, le nombre et la disposition des armatures métalliques 7b peuvent varier. Ces armatures métalliques 7b ne sont pas forcément nécessaires. En effet, l'homme -8 du métier décidera de mettre ou non des armatures métalliques 7c, en fonction des propriétés mécaniques du béton utilisés, du poids des pierres de linteau 4 et de la flèche pouvant être encaissée par le cadre 7. Lorsque le mur de soutènement 8 est relativement fin, c'est-à-dire dont l'épaisseur est proche de 20 cm (agglos ou briques creuses), le cadre en béton 7 est avantageusement solidarisé à des poteaux en béton armé reliés à la structure en béton du bâtiment. Ce mode de réalisation est représenté sur la figure 3b et décrit plus en détail dans la suite de la description. En se rapportant aux figures 4a et 4b, des organes d'accroche 7c enrobés dans le cadre en béton 7 sont avantageusement disposés au niveau des faces internes des pierres de linteau 4. Ces organes d'accroche 7c ont pour fonction de liaisonner efficacement les pierres de linteau 4 contre le cadre en béton 7. En effet, du fait de leur poids, les pierres de linteau 4 peuvent avoir tendance à glisser vers le bas. En pratique, on taille des encoches horizontales dans la partie intérieure des pierres de linteau 4, puis on dispose dans lesdites encoches des clavettes métalliques configurées de manière à être enrobées dans le cadre en béton 7 lors du coulage de ce dernier. Les dimensions et le nombre de clavettes utilisées sont définis par l'homme du métier en fonction du poids des pierres de linteau 4 et du type de béton employé. Dans une variante de réalisation, les organes d'accroche 7c peuvent simplement être réalisés par l'intermédiaire d'entailles obliques ou horizontales taillées au niveau des faces intérieures des pierres de linteau 4 et dans lesquelles viendra s'accrocher le cadre en béton 7. Également, on peut ne prévoir aucun organe d'accroche 7c spécifique, la rugosité des faces internes des pierres de linteau 4 suffisant, par exemple, à assurer efficacement leur maintien contre le cadre en béton 7. En se référant aux figures 2, 3a, 3b, 4a et 4b, des clavettes d'alignement 9 peuvent être positionnées dans la partie supérieure des pierres de sommier 3 et de linteau 4, au niveau de la jonction desdites pierres. Ces clavettes 9 ont -9 pour fonction de faciliter l'alignement des différentes pierres dans un plan vertical et en particulier l'alignement des pierres de linteau 4 par rapport aux pierres de sommier 3. En se rapportant aux figures 3a et 3b, on taille des encoches verticales de 1 cm à 2 cm de profondeur sur la partie supérieure des différentes pierres, au niveau des jonctions. En disposant des clavettes 9 dans ces encoches, les différentes pierres s'alignent naturellement. Le procédé de fabrication de la cheminée objet de l'invention est alors très simple et relativement rapide. Dans un premier temps, on taille en atelier ou directement sur site, la face interne des pierres de sommier 3 et de linteau 4 de manière à réduire leur épaisseur. Cette étape permet d'économiser de la pierre et permet de manutentionner des blocs de pierre beaucoup moins lourds que ceux employés pour la fabrication des cheminées monumentales traditionnelles. Sur site, on dispose des moyens de liaison dans le mur de soutènement 8 de manière à permettre un bon accrochage du cadre en béton 7 contre ledit mur. Les moyens de liaison sont préférentiellement des évidements creusés préalablement dans le mur de soutènement 8 et dans lesquels seront éventuellement positionnées les extrémités des armatures métalliques 7b avant le coulage du béton. En se rapportant au mode de réalisation représenté sur la figure 3a, les extrémités 7a du cadre en béton 7 sont ancrées dans le mur de soutènement 8 sur une longueur variant de 40 cm à 1 m. Les extrémités 7a du cadre en béton 7 sont avantageusement en queue d'aronde pour un meilleur ancrage. Dans une variante de réalisation, les moyens de liaison peuvent être des armatures métalliques disposées en saillie vers l'extérieur du mur de soutènement 8, le cadre en béton 7 venant enrober lesdites armatures lors du coulage du béton. On dispose ensuite les pierres de sommier 3 et de linteau 4 au niveau du mur de soutènement 8 de manière à ce qu'elles forment le bandeau 2 ayant la - 10- forme d'un U au dessus du foyer 1. En pratique, les pierres de sommier 3 sont agencées de manière à ce que les moyens de liaison soient disposés entre les deux dites pierres. En se rapportant à la figure 2, les pierres de sommier 3 pourront reposer contre les corbeaux 5 disposés au-dessus des piliers 6 délimitant le foyer 1. Les corbeaux 5 et les piliers 6 n'ont pas besoin d'être ancrés dans le mur de soutènement 8, seule la partie visible étant nécessaire. En se rapportant à la figure 4a, les pierres de linteaux 4 reposeront avantageusement sur des bastaings 10 supportés par des étais 11. Dans cette configuration, les différentes pierres constitutives de la cheminée objet de l'invention sont positionnées de manière stable et permettent d'obtenir une esthétique extérieure strictement conforme à celle des cheminées monumentales traditionnelles. En se référant aux figures 2, 3a, 3b et 4a, on peut disposer des éléments de coffrage 7d, par exemple en bois, de manière à ce qu'ils coopèrent avec les faces internes des pierres de sommier 3 et de linteau 4 pour réaliser un coffrage en forme de U. Ce dernier est réalisé de manière à englober les moyens de liaison décrits précédemment. Le volume existant entre les faces internes des pierres de sommier 3 et de linteau 4, et les faces internes des éléments de coffrages 7d (en prenant également en compte les évidements éventuellement réalisés dans le mur de soutènement 8), configure la forme du cadre en béton 7. On peut disposer les éléments de coffrages 7d de sorte que le cadre en béton 7 ait une section transversale en forme de V ou toute autre forme convenant à l'homme du métier. Comme représentés sur les figures 4a et 4b, le cadre en béton 7 et les pierres de linteau 4 sont préférentiellement dans un même plan d'alignement pour des raisons esthétiques. Pour ce faire, on réalise un chanfrein à l'extrémité inférieure des pierres de linteau 4 de sorte que l'angle dudit chanfrein corresponde à l'angle d'inclinaison du cadre en béton 7. En se rapportant à la figure 4b, après avoir enlevé les éléments de coffrage 7d, l'angle de la jonction -11- entre les pierres de linteau 4 et le cadre en béton 7 n'est plus visible car il se retrouve en retrait vers l'intérieur de la cheminée. Une fois que le coffrage en forme de U est réalisé, on peut couler du béton dedans de manière à former le cadre en béton 7, ce dernier se fixant contre les faces internes des pierres de sommier 3 et de linteau 4 pour obtenir un ensemble monobloc. Le béton coulé aux extrémités du coffrage est alors apte à se lier rigidement aux moyens de liaison prévus dans le mur de soutènement 8 et englobés dans le coffrage. Avant de couler le béton, si cela s'avère nécessaire, on peut disposer les armatures métalliques 7b dans le coffrage en forme de U, les extrémités desdites armatures étant préférentiellement disposées dans des évidements communiquant avec ledit coffrage et réalisés préalablement dans le mur de soutènement 8. En se rapportant à la figure 3b, lorsque le mur de soutènement 8 est relativement fin, c'est-à-dire dont l'épaisseur est proche de 20 cm, les armatures métalliques 7b seront avantageusement solidarisées aux armatures métalliques 70b de poteaux en béton armés reliés à la structure en béton du bâtiment. Enfin, après avoir laissé durcir le béton dans le coffrage, il suffit d'enlever ce dernier pour obtenir une cheminée dont l'aspect extérieur est identique à celui d'une cheminée monumentale traditionnelle. Si nécessaire, il est possible de réaliser un nettoyage de la cheminée, un jointage des différentes pierres et une finition par patine dans le but de finaliser l'aspect esthétique de l'ouvrage. Revendications 1. Cheminée monumentale équipée d'un foyer (1) surmonté d'un bandeau (2) ayant la forme d'un U et comportant des pierres de sommier (3) reliées par des pierres de linteau (4), se caractérisant par le fait que lesdites pierres de sommier et de linteau sont taillées de manière à ce que leur épaisseur soit inférieure à 10 cm et sont fixées contre un cadre en béton (7) en forme de U pour obtenir un ensemble monobloc, les extrémités dudit cadre étant liées rigidement au mur de soutènement (8). 2. Cheminée selon la revendication 1, dans laquelle le cadre en béton (7) intègre des armatures métalliques (7b) dont les extrémités sont liées rigidement au mur de soutènement (8). 3. Cheminée selon la revendication 2, dans laquelle les armatures métalliques (7b) sont solidarisées à des armatures métalliques (70b) de poteaux en béton armés reliés à la structure en béton du bâtiment. 4. Cheminée selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle des organes d'accroche (7c) enrobés dans le cadre en béton (7) sont disposés au niveau des faces internes des pierres de linteau (4). 25 5. Cheminée selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle des clavettes d'alignement (9) sont positionnées dans la partie supérieure des pierres de sommier (3) et de linteau (4), au niveau de la jonction desdites pierres. 30 6. Cheminée selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'ensemble monobloc formé par les pierres de sommier (3), les20 -13-pierres de linteau (4) et le cadre en béton (7), a une section transversale en forme de V. 7. Procédé pour fabriquer une cheminée conforme à la revendication 1, dans lequel : - on taille la face interne des pierres de sommier (3) et de linteau (4) de manière à ce que leur épaisseur soit inférieure à 10 cm, -on dispose des moyens de liaison dans le mur de soutènement (8), - on dispose les pierres de sommier (3) et de linteau (4) au niveau du mur de soutènement (8) de manière à ce qu'elles forment un bandeau (2) ayant la forme d'un U au dessus du foyer (1), - on dispose des éléments de coffrage (7d) de manière à ce qu'ils coopèrent avec les faces internes des pierres de sommier (3) et de linteau (4) pour réaliser un coffrage en forme de U englobant les moyens de liaison, - on coule du béton dans le coffrage en forme de U de manière à former un cadre en béton (7) apte à se fixer contre les faces internes des pierres de sommier (3) et de linteau (4) pour obtenir un ensemble monobloc, le béton coulé aux extrémités dudit coffrage étant apte à se lier rigidement aux moyens de liaison. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel avant de couler le béton, on dispose des armatures métalliques (7b) dans le coffrage en forme de U, les extrémités desdites armatures étant disposées dans des évidements communiquant avec ledit coffrage et réalisés préalablement dans le mur de soutènement (8). 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel après avoir laissé durcir le béton dans le coffrage, on enlève ledit coffrage.