Brevet FR2933719A1 — publié le 20100115

La présente invention concerne un ensemble d'éléments complémentaires pour bâtir rapidement un habitat individuel ou collectif aux formes architecturales libres permettant un agencement intérieur indépendant de la structure. La création d'un élément pour volet roulant permet de respecter l'enveloppe thermique du bâtiment .Un mode de réalisation inédit pour les pièces spécifiques (wc,salle de bain,etc...)permet de simplifier cette étape de la construction. Le système constructif prévoit de pouvoir insérer librement ces locaux dans le sol. La standardisation de ces pièces permet une réalisation industrielle simple et une construction rapide tout en respectant la diversité des choix des concepteurs,habitants,maître d'ceuvre ou maître d'ouvrage. Une maison individuelle qu'elle soit réalisée en usine ou sur son site définitif repose structurellement sur des systèmes constructifs tels que murs porteurs ou poteaux porteurs ou les deux ensembles. L'emprise sur le sol de ces structures est importante (murs et cloisons porteurs) ou multiple (poteaux) dès la conception,ce qui conditionne le cloisonnement intérieur des volumes,des espaces et définit la forme générale du bâtiment. La réalisation manuelle sur site offre une souplesse de forme et de conception,mais la fabrication à façon par une succession de tâches adaptées à la demande d'un modèle unique ou spécifique engendre une augmentation du délai de réalisation et du coût de la construction. Les options d'industrialisation (préfabrication ou système modulaire) imposent dans tous les cas aux concepteurs,à l'habitant,maître d'oeuvre ou maître d'ouvrage un choix très limité dans l'originalité,la personnalisation des modèles. Dans les deux cas,toute modification ou choix lié à la personnalisation du bâtiment (aspects ou volumes intérieurs et extérieurs) se révèle coûteux soit par rapport à la main d'oeuvre,soit par rapport à une logique d'efficacité et de rentabilité d'une ligne de production industrielle ou semi industrielle. 2 2933719 Dans le cadre de ces constructions,la pose de volets roulants sur les ouvertures dans l'épaisseur des murs diminue les qualités thermiques de l'enveloppe du bâtiment ou impose des coffres inesthétiques en applique intérieure ou extérieure des murs. Traditionnellement les pièces spécifiques telles que salle de bains,cuisine, 5 wc,etc...contenant des revêtements, des équipements,des réseaux(eau,électricité,évacuations) d'un habitat engendrent une mise en oeuvre de différent corps de métier,avec des nuisances,des difficultés de raccordement aux réseaux extérieurs, de synchronisation de temps d'intervention et de délais de réalisation. Le dispositif selon l'invention permet de répondre à ces inconvénients grâce à la taille 10 appropriée des éléments constituant ce système constructif. En effet ce système n'est pas une importante succession d'opérations simples qui génère des délais d'assemblage et de réalisation importants, ni trop préfabriqué pour bloquer les envies ou les choix des concepteurs,habitants,maître d'oeuvre ou maître d'ouvrage. En effet, il s'agit d'un système constructif basé sur un ensemble d'éléments types dont les 15 diverses parties prennent la forme d'un profil en C,vue de coté. La nouveauté réside dans l'utilisation de tronçons de diverses formes modulables entre eux,par la mise à la disposition d'éléments de bases simples,combinables à l'infini offrant ainsi un très large choix de formes,d'ouvertures et de volumes intérieurs et extérieurs possibles. Le système est constitué d'un ensemble de tronçons spécifiques et de pièces tels les 20 connecteurs aciers,des saillies coffres de volets roulants inédits. Et aussi la possibilité d'insérer par un principe original dans un ou plusieurs modules des pièces spécifiques à l'habitat (wc,salle de bain,cuisine,salle d'eau et cellier)(fig 1 ) préfabriquées en atelier. La surface de ces locaux qu'ils soient de la taille de un ou plusieurs modules ou s'ils ne couvrent qu'une partie du sol d'un module,seront bâtis complets et finis 25 (sol,cloisons,plafonds,équipements,réseaux et revêtements) en usine en bénéficiant de toute 3 2933719 l'accessibilité voulue pour les divers intervenants,avant la construction. Ces locaux seront insérés au moment du montage sur le site de la construction. Les raccordements aux divers réseaux (eaux usées,électricité,eau chaude et eau froide) laissés en attente à l'extérieur des murs,sols et plafonds,seront raccordés ainsi rapidement aux dispositifs disposés dans le sol du terrain (pour les évacuations) et dans le reste du plancher de la construction. 5 Pour une surface de pièce supérieure ou égale au sol d'un module, la pièce prendra la place du sol standard de ce ou ces modules. Pour les pièces de surface inférieure à un sol de module,on réalisera un chevêtre dans le solivage à la dimension du sol de cette pièce. Cette pièce sera insérée dans ce chevêtre au moment de la construction et sera vissée ou boulonnée avec une platine ou un repos. 10 Pour une maison de forme rectangulaire au sol, le découpage en tronçons de cette taille démontre qu'il correspond à une trame de surfaces usuelles, tant en terme de taille de pièce,qu'en terme de surface totale. La relation entre le nombre et la surface des chambres,pièces d'eau,séjour etc...rapportée à la surface totale de l'habitat reste classique. La facilité et l'intérêt de ce système sur cette forme rectangulaire simple s'applique aussi 15 simplement sur les formes complexes. On bénéficie alors de la performance d'une réalisation industrielle des éléments,associée,ce qui est nouveau,à une grande souplesse dans le style de l'ensemble. Ces éléments pourront être livrés sur site assemblés unitairement ou par groupe d'éléments pour une facilité et une rapidité de montage. La forme en C (figl-1) et (fig2) défini un volume délimité par seulement deux poteaux 20 porteurs ou potence (fig3,fig3-2etfig3-1) avec une variante: la possibilité de ferme sur 3 ou 4 poteaux ou ferme avec entretoise (fig4) à (fig4-4) portant le toit en liaison avec le sol autorisant des cloisonnements libres dans le volume. La surface couverte par la toiture peut couvrir partiellement ou en totalité le volume défini par 25 un élément. Les cloisonnements libres viennent en soutien de la partie toit sans contrainte de position précise dans le volume (fig5 repère A,B,C à fig5-1).Les poteaux porteurs sont communs à deux 4 2933719 éléments si ceux-ci sont accolés consécutivement (fig6). a) spécificité au sol: Les éléments dénommés modules pour la compréhension sont les suivants: - pour les parties droites: 5 un module rectangle standard (fig7). Dans le cas de longues parties droites peut supprimer des potences au profit de pannes plus longues (fig7 1 repère1)on peut aussi éliminer les pannes et avoir une série de potences et entraxes plus serrées. - pour les parties de bâtiment en cercle; demi cercle ou en arc de cercledesmodules triangulaires à 45°(fig7-2) et 30°(fig7-3) dont les cotés reprennent les dimensions 10 du module rectangle. - pour les parties en angle: par exemple selon un mode de réalisation particulier,un module triangle à39° (figé) dont la base reprend les cotés du module rectangulaires, les cotés sont à la dimension des diagonales des cotés du module rectangulaire,un module triangle rectangle de 19,50° dont la base est équivalente à la 15 moitié de la base d'un module rectangulaire (3,2m) et dont les cotés sont équivalents aux cotés du module rectangulaire standard de valeur Larg 3,2m x long 4,77m. L'angle des triangles étant lié aux valeurs du module rectangle. Pour les angles de bâtiments à 90° on utilise des quatre modules (fig8-1 et fig8-2 et fig8-3); (repère D) intérieur droit, (repère E) intérieur gauche,(repère F) extérieur droit, (repère G) 20 extérieur gauche suivant angle droit rond (figl1 à 11-1) avec deux modules à 22,5" ou angle droit carré (fig9 à9-1) avec deux modules carrés (fig10). Pour les angles de bâtiment à 30° on utilise trois tronçons,intérieur droit (repère H),intérieur gauche (repère I)et un tronçon angle 30°(fig12 à 12-2).Pour les angles bâtiments à 45°on utilise trois tronçons,intérieur droit (repère J),intérieur gauche (repère K)et un tronçon angle 25 45°(fig13 à 13-2). Pour terminer une succession de modules, on utilise un poteau-potence seul ou en variante un 5 2933719 mur pignon si besoin (fig2l). On peut utiliser aussi un poteau-potence ou en variante un mur pignon avec des éléments de toit et de sol sur mesure pour terminer une construction en s'adaptant à la forme du terrain ou se raccorder à un bâtiment existant. b) spécificité de raccordement des modules en élévation. 5 Ils vont se raccorder les uns aux autres par connecteurs métalliques,vissage ou clouage. -- soit dans la continuité de toit, quelque soit sa forme ou son inclinaison(fig14). -- soit en décroché vertical afin de permettre de placer des ouvertures extérieures entre les modules (figl5 et fig16-4). Les hauteurs de modules étant variables (exemple module rez de chaussée + module étage). 10 -- si les modules sont accolés en prolongement, chaque poteau-potence est utilisé par deux modules accolés pour la jonction (figl6). c) en vue au sol, les modules peuvent être placés accolés,alignés ou décalés (fig16-1) et (figl6-2) les uns par rapport aux autres ou indépendants. Les modules accolés peuvent avoir des potences de hauteurs variables pour créer des toits courbes (exemple: chapeau de gendarme (fig 16-3) 15 Chaque structure étant indépendante l'une de l'autre, en vue de profil on peut les assembler pour obtenir un profil X dos à dos (fig17) et dos à dos avec couloir central(repère 1 fig17-1),un profil O face à face (fig 18), des profils CO(fig 18-1) ou XOC etc.... La modularité à l'infini permettant une architecture libre, dont la base du profil C peut adopter dans une même famille des silhouettes très différentes selon les formes variables de réalisation 20 selon les figures (19 à 19-17).Ces profils C de silhouette différente étant assemblables entre eux suivant les mêmes dimensions d'exécution. d) le remplissage de la structure ainsi définie se fera par des éléments préfabriqués en une ou plusieurs parties, standard ou libre tant pour le cloisonnement extérieur qu'intérieur (fig20 repère 8) 25 e) les débords de toit, à l'égout et en rive de pignon seront le cas échéant réalisés par les panneaux de toit ou des échelles de pignon fixés entre eux et sur les poteaux-potences ou fermes, contreventés par les plaques des panneaux de toit. f) les équipements tels que chevêtres pour conduit de fumée seront exécutés comme dans tout 6 2933719 autre bâtiment (fig2O repère 9). g)des planchers internes décalés sur mur ou sur poteau intérieur prennent leur place par simple fixation par étriers boulonnés ou vissés sur les poteaux-potences (fig2O repère 5). Selon des modes particuliers de réalisation,les poteaux-potences sont posés et fixés sur un dé 5 de béton armé, pieux béton/bois/acier,dalle béton,longrines béton bois/acier fixés par une platine boulonnée ou par des tiges filetées dans le béton (fig2l à 21-2 repère 10). Le plancher étant fixé aux deux poteaux-potences et posé sur le plot béton avec un revêtement anti-capillarité et un bois traité classe 4,ce plancher aura un repos à l'opposé sur un mur de fondation,pieux béton/bois/acier,longrines béton/bois/acier (fig31 repère 1) ou des plots en béton 10 armé. Selon un mode de réalisation différent on peut,ne pas fixer le plancher bois avec des connecteurs aciers sur le poteau-potence mais réaliser une connexion au niveau du plancher avec une solive moisée,boulonnée ou clouée,entre les deux cotés constituant le poteau de la potence (fig29 et fig30). Ce principe permet d'augmenter la rigidité de la liaison et de l'ensemble à la 15 transversale de la construction et permettre un pré assemblage en usine pour optimiser le temps construction sur site (fig31 repère 2). La toiture sera constituée de caissons à ossature bois contreventés fixés de part et d'autre sur les poteaux-potences (fig22 repère 1) pour équerrer l'ensemble,soutenus par des pannes (fig22 repère 2),soit en repos sur les poteaux-potences,soit fixées par sabot visible ou invisible sur ceux 20 -ci. Les poteaux-potences peuvent comporter des feuillures pour recevoir des cloisons intérieures,les murs de parements extérieurs et les repos des caissons de toiture. Le parement extérieur et la couverture étant continu ou discontinu d'un module à l'autre Les dessins annexes illustrant l'invention: 25 - la figure 20 représente en coupe le dispositif de l'invention. - la figure 22 représente la structure en perspective avec poteaux-potences. 7 2933719 - la figure 23 représente la structure en perspective,une des variantes de ce dispositif (demi ferme charpente traditionnelle). - la figure 24 représente la structure en perspective,une des variantes de ce dispositif (mur demi 5 pignon). - la figure 25 représente la structure en perspective,une des variantes de ce dispositif (ferme à entretoise). A titre d'exemple non limitatif, le module rez de chaussée avec une pente classique de toit de 36% aura une hauteur de 4,94m et une longueur de 4,77m et une largeur de 3,20m soit 15m2. 10 a) en référence à ces dessins, le dispositif (fig2l à 21-2) comporte un poteau-potence (repère1),un plancher (repère 1)ou une dalle(repère 9),un toit (repère 2 à 3),des fondations (repère 10). b) * les poteaux-potences seront réalisés en bois contrecollé,Kerto ou lamellés collés avec platines 15 de pied de poteau en acier boulonné (fig2l à 21-2 repère 8) et connecteurs (fig2 1 à 21-2 repère 14 et 4). * les planchers seront réalisés en caissons isolés à base de poutres en I ou autres avec dalles de sol et frein vapeur (fig2l ou fig21-2 repère 11).Les réseaux eau froide ou chaude,eaux usées seront positionnés dans l'épaisseur du plancher (fig2l repère 11). 20 Les réseaux électriques seront aussi positionnés dans le plancher (fig20repère 10). * les caissons de toiture seront réalisés en panneau de particules bois ou contreplaqué avec isolation ou en ossature bois avec panneau de contreventement contenant l'isolant (fig2l repère 12) (laine de verre,de roche,de chanvre,de mouton,plumes,fibralite,laine de bois,ouate de cellulose,liège),les réseaux électriques avec un revêtement supérieur pointés sur le caisson et les 25 potences,recouverts du liteau et d'un pare pluie micro perforé (fig2l repère 14) pour le transfert de vapeur vers l'extérieur et doublé d'un contre liteaunage (fig2l repère 15) pour positionner une couverture (fig2O repère 16) en tuiles,bacs acier,bardeaux bois etc...,un revêtement intérieur constitué d'un lambris ou d'un clin bois ou plaque de gypse-cellulose (fig2O repère 13) surmonté 8 d'un frein vapeur (fig21 repère 7) plus mur extérieur et cloison intérieure. Ces caissons de toiture peuvent être remplacés par des ensembles chevrons+ vitres ou possibilité d'y placer des fenêtres de toit,des panneaux de toiture sandwich ou dépliable. c) les modules seront réalisé en acier,en bois,en matériaux composites ou en maçonnerie ou 5 avec une possibilité de mixer les matériaux. d) un panneau de toit spécial pourra permettre en saillie d'incorporer un volet roulant dont le coffre est accessible simplement en sous face et permet une continuité de l'isolation mur-toit sans pont thermique (fig2l et fig 21-4 et fig 21-5). Des connecteurs aciers inédits dont les principes généraux sont définis dans les diverses 10 figures permettent l'assemblage des éléments constituant un module (fig2l-1 repère 4) pour assembler les pannes de toiture par chevillage ou boulonnage détail (fig4l). La particularité des sabots pour pannes (fig38 repère 4) réside dans le fait qu'ils peuvent être prolongés au-dessus de la panne pour permettre la fixation des caissons de toiture de part et d'autre par vissage ou boulonnage. La partie en saillie au-dessus de la panne (partie supérieure du sabot) n'étant plus 15 associée à une partie perpendiculaire ce qui la rend inclinable pour permettre la fixation de caissons de toit ayant un profil de traverse perpendiculaire (fig38 repère 2 et 3) à la pente de la potence ou de la ferme (fig38 repère 4). On disposera des équerres aciers sur les pannes pour assurer le maintien des caissons de toit à leur jonction sur les pannes (fig39 repère 19) par vissage,chevillage ou boulonnage. 20 f) l'originalité des potences ou poteaux moisés de ce système constructif réside dans la mise en place d'un isolant type bois,fibre de bois,cellulose ou autres,afin de garantir une absence de pont thermique par les poteaux entre les entretoises (fig21,fig21-1,fig21-2 repère 5),à la construction si ceux-ci sont utilisés entre deux pans de murs extérieurs (fig21 repère 13). Si la destination des potences ou poteaux moisés n'est que pour une structure extérieure à 25 l'enveloppe de l'habitat,cette isolation n'est pas nécessaire. g) les potences peuvent recevoir en complément un ensemble de pièces de ferme traditionnelle ou autres en bois,acier ou tirant acier (fig40 repère 1 entrait,repère 2 contre-fiche,repère3 poinçon) à des fins esthétiques. Ces éléments s'ils sont en bois pourront être réalisés en bois 9 2933719 massif ou bois collé dans des essences légères type Red Cedar,Peuplier,etc...afin de ne pas créer de surcharge importante à l'ensemble. h) lorsque les potences ou poteaux de fermes seront placés dans un angle,le mur de raccordement aura son extrémité biaise pour en épouser la forme (fig37). La liaison des murs extérieurs pourra se faire par une fausse languette sur toute la hauteur du mur prise dans une rainure sur le poteau et une rainure sur le mur pour assurer la jonction étanche et thermique. i) les pièces de potence ou les pannes réalisées en bois,pin maritime contrecollé,Kerto ou lamellé-collé pourront recevoir un plaquage bois collé sur les surfaces visibles pour un aspect bois massif et esthétique (fig39 repère 20). j) la structure constituée par l'assemblage des éléments divers constituant le système laisse la liberté de créer les volumes et leur cloisonnement qu'ils participent ou non à la reprise des charges de l'édifice à l'extérieur de celle-ci. On peut ainsi en utilisant le périmètre délimiter des volumes à partir de la structure des modules (fig34),créer des volumes à l'intérieur même de la structure définie par les éléments du système (fig34-1),ou positionner de volumes sans lien avec la structure définie par les éléments du système (fig34-2). k) dans un but de meilleure compréhension du potentiel novateur de ce groupe d'éléments complémentaires de ce système,la figure (46) représente en vue de dessus ces divers éléments complémentaires,les figures (fig45 et fig48) représentent en vue de dessus l'intérêt de la complémentarité des éléments du système constructif pour créer des formes architecturales de base. Les figures (fig47 et fig49) représentent des exemples non exhaustifs de combinaisons possibles à l'infini des éléments de ce nouveau système. 1) tous ces élément de module étant réalisable en usine ainsi que les murs et cloisons nécessaires au remplissage par des machines et process industriels type presse,machine de taille,tables d'assemblage numériques. 'o REVENDICATIONS1) Le dispositif est un système constructif modulaire pour construire des habitats individuels ou collectifs caractérisé par l'utilisation d'une gamme d'éléments propres et complémentaires à ce système,standardisés dans leurs volumes et compatibles entre eux à l'infini dans différents styles et formes. 2) Dispositif selon la revendication 1caractérisé (fig25) en ce que le poteau-potence ou demi ferme sur poteau ou sur mur pignon ou demi pignon ferme sur entretoise (1),le sol avec ses fondations (2) et le panneau de toit (3) forment un tout structurel standardisé créant une des pièces du système. 3) Dispositif selon revendications 1 et 2 est caractérisé par la libération d'un volume défini c'est-à-dire l'espace entre le toit et la surface du sol,avec uniquement deux liaisons ou variante quatre liaisons entre ces deux parties,créant ainsi un espace libéré ou découpable indépendamment de cette structure. 4) Dispositif selon revendications 1,2 et 3 est caractérisé par la forme au sol des divers modules rectangulaires (fig7),carré (fig 1 0),angles à 30°(fig7-3) et 45°(fig7-2) et39° (fig8),angles droits à 19,5°(fig8),modules complémentaires gauche et droit pour angle 30° (fig12 repère H,I),angle 45°(fig13-2 repère J,K),angle 90°(fig8-1 repère D,E,F,G),angles 22,5°(fig11). Pour connecter toutes les pièces entre elles et répondre à divers besoins architecturaux 5) Dispositif selon revendications 1,2,3,4 est caractérisé par le fait que les modules du système constructif exécutés dans un même standard de dimensions sont assemblables entre eux à l'infini. 6) Dispositif selon revendications 1,2,3,4 est caractérisé par le fait que des éléments standardisés viennent compléter le système constructif tels que murs extérieurs (fig27 repère X,Y,Z),cloisons intérieures (fig28 repère O,P,Q,R,S),potences (demi ferme sur poteau,mur pignon,ferme sur entretoise) finales,planchers intermédiaires connectés aux poteaux-potences ou indépendants sur murs ou poteaux indépendants,caissons toit en saillie avec ou sans coffre volet roulant,ce qui donne au système constructif sa liberté d'utilisation et l'indépendance de 11cloisonnement par rapport à la structure. 7) Dispositif selon la revendication 1 est caractérisé par l'adoption de panneaux de toit,en saillie permettant d'incorporer un volet roulant accessible en sous face garantissant par son installation sur l'extérieur une continuité de l'isolation mur toit sans pont thermique (fig21-4) et (fig22). 8) Dispositif selon la revendication 1 est caractérisé par l'adaptation des modules aux contraintes architecturales telles que les toits terrasse et les différences de pentes de toit grâce à des profils de poteaux-potences ou variantes (demi ferme sur poteau,mur demi pignon,ferme sur entretoise) dont l'angle et la dimension sont variables à l'infini. 9) Dispositif selon les revendications de 1 à 7 est caractérisé par la possibilité de fabriquer ces éléments et pièces complémentaires de façon industrialisée avec divers matériaux utilisés seul ou mélangés tel que le bois,l'acier,le verre,la pierre,le béton,les fibres végétales,la brique, matériaux composites.... 10) Dispositif selon les revendications 1 à 9 est caractérisé par l'utilisation des modules et les diverses pièces accolés ou décollés verticalement et/ou horizontalement. 11) Dispositif selon les revendications 1 à 10 est caractérisé par la possibilité d'insérer par un principe original dans un ou plusieurs modules,des pièces spécifiques à l'habitat (wc,salle de bain,cuisine,salle d'eau et cellier) (fig1). Locaux insérés au montage dont la réalisation en atelier est rapide,facile et efficace. 12) Dispositif selon les revendications de 1 à 11 est caractérisé par un mode de réalisation différent. En réalisant une connexion au niveau du plancher avec une solive moisée,boulonnée ou clouée,entre les deux cotés constituant le poteau de la potence (fig29 et fig30). Ce principe permet d'augmenter la rigidité de la liaison et de l'ensemble à la transversale de la construction (fig31).